Компьютерра, 2008 № 19 (735) - [10]
В начале научной карьеры сэра Джозефа Джона Томсона в моде была теория, согласно которой атомы и молекулы - это просто вихри или их комбинации в заполняющем все пространство эфире. С открытием электрона, а затем и других элементарных частиц о теории вихрей благополучно забыли, но некоторые ее нетривиальные результаты все же оказались полезны.
Дело в том, что если взглянуть на южный полюс Земли из космоса, то порой можно стать свидетелем странной картины. Скопившаяся в верхних слоях атмосферы плотная пелена облаков увлекается вращением планеты и образует замысловатые вихри. Центр у них всегда круглый, а вот края иногда принимают форму правильного многоугольника с числом углов до шести. Подобные многоугольники иногда возникают в центрах ураганов, шестиугольный вихрь прописался на северном полюсе Сатурна, а в центре спиральной галактики NGC 598 астрономы наблюдают треугольную конструкцию. Но никто никогда не видал семиугольника или фигуры с большим числом углов. Так и должно быть. Это запрещает теорема Томсона, утверждающая, что образования из семи и большего числа вихрей неустойчивы.
Но полюс полюсом, а хотелось бы "пощупать" вихри в лаборатории. Это и проделали канадские физики на простой установке из прозрачного ведра с вращающимся дном. Воды наливали немного - так, чтобы центробежные силы оттесняли воду к краям, а центр становился сухим. Скорость вращения дна постепенно увеличивали, а процесс снимали на цифровую камеру.
Как и ожидалось, сначала вихрь в ведре был круглым, а затем, по мере увеличения скорости, как и предсказывает теория, возникал 3-, 4-, 5- и, наконец, 6-угольник из вихрей. Шестиугольник был чрезвычайно устойчив, а семиугольник никогда не наблюдался. Похожие результаты получили в Дании, но там воды не жалели и попутно изучили, что изменяется в зависимости от глубины.
Ученые решили не останавливаться на достигнутом и заняться уточнением теории, а также численным моделированием процесса образования вихрей. Благо ведро, в отличие от полюса, всегда под рукой и проверить результаты расчетов будет совсем нетрудно. ГА
Химики Лейбницевского института катализа (Росток, Германия) научились получать водород для топливных элементов из муравьиной кислоты. Реакция идет при комнатной температуре и не требует сложного оборудования, что делает муравьиную кислоту реальным конкурентом спиртам в деле обеспечения энергией мобильных устройств.
Как известно, главное препятствие на пути к водородной энергетике - это проблема хранения газа. Для мобильных устройств лучше всего проработаны топливные элементы, в которых источником водорода является метиловый или этиловый спирт. Однако реакция, в процессе которой выделяется газ, идет при температуре в пару сотен градусов, что сильно усложняет конструкцию картриджа из-за необходимости теплоизоляции и съедает заметную долю запасенной в нем энергии.
В муравьиной кислоте (HCO2H) водорода по массе примерно втрое меньше, чем в спирте. Но зато химикам удалось найти реакцию, в которой в присутствии амина и доступного рутениевого фосфинного комплекса RuCl2(PPH3)2, являющегося катализатором, муравьиная кислота разлагается на водород и углекислый газ при комнатной температуре. При этом водород после реакции достаточно пропустить через простейший фильтр на активированном угле, после чего его сразу можно использовать в топливном элементе. Это сильно упрощает конструкцию картриджа.
Муравьиную кислоту легко хранить, она экологически безопасна. Однако если вас хоть раз кусал муравей, легко догадаться, что попадание муравьиной кислоты на кожу или ее паров в глаза или легкие крайне неприятно. Впрочем, метиловый спирт еще более коварный и сильный яд.
Муравьиную кислоту можно получать каталитически из углекислого газа и выделяемого из биомассы водорода, поэтому дополнительных выбросов CO2 в атмосферу можно избежать. Пока трудно сказать, сможет ли конкурировать муравьиная кислота со спиртами или другими способами хранения водорода. Скорее всего, первые приложения будут касаться небольших мобильных устройств вроде ноутбуков или сотовых телефонов. А там, быть может, и до автомобилей дело дойдет. ГА
Плазменную иглу, обещающую сделать визит к дантисту занятием если и не слишком приятным, то, по крайней мере, безболезненным, разработали китайские физики из Хуажонгского университета науки и технологии (Huazhong University of Science and Technology).
Плазменная игла - тонкая голубая струйка молекул, ионов и электронов длиной до четырех сантиметров - вырывается из небольшого, похожего на шприц устройства. В кварцевом цилиндре находится электрод, к которому подведено высокое напряжение. Кроме того, через шприц прокачивается смесь газов, например азота и гелия. Регулируя состав и расход смеси, можно управлять длиной иглы.
Давление в струе плазмы атмосферное, а самое главное, что температура плазмы, обычно достигающая нескольких тысяч градусов, здесь близка к комнатной. Поэтому игла совершенно не повредит тканям тела и ее можно "воткнуть" в палец без всяких последствий. В то же время активный кислород, озон, гидроксильные радикалы и ионы азота такой плазмы эффективно убивают бактерий. Изобретатели считают, что их плазменной иголкой можно эффективно очищать кариозные дупла и каналы корней зубов перед пломбированием, что избавит нас от ужасной процедуры сверления бором или, по крайней мере, значительно сократит ее продолжительность. Пригодится такая игла и для стерилизации некоторых медицинских инструментов.
