Юный техник, 2008 № 06 - [8]
Используя поток протонов, можно делать механизмы нанометровых размеров. Только вот законы квантовой механики уже отличаются от законов классической, и поведение машин с шестеренками всего из нескольких миллионов атомов не похоже на работу привычных часов.
Даже привычные схемы и приемы смазки на наноуровне уже не годятся. Действовать, согласно пословице, что, дескать, кашу маслом не испортишь, здесь нельзя: излишек смазки может нанести вред сверхтонкому механизму.
В общем, хотя в распоряжении у инженеров есть несколько моделей, которые позволяют описать, каким образом свойства поверхностей влияют на трение, на атомном уровне механизмы процесса до сих пор во многом остаются загадкой.
И если раньше с этим еще было можно как-то мириться, то сейчас, когда в обиход все чаще входят не только микромашины, но и наноустройства, на эту проблему пришлось обратить особое внимание. Ведь чем меньше масштабы устройства, тем сильнее проявляют себя силы трения, а инженерного опыта здесь пока нет.
Говорят, скоро в кровеносной системе будут плавать микролодки.
Этот миниатюрный акселерометр используется в автомобильной системе контроля блокировки колес. Комфортная езда без заносов требует не только умных процессоров, но и чувствительных датчиков.
У оранжевой микрошестерни этого механизма диаметр в 100 раз меньше, чем толщина человеческого волоса. Тем не менее, она четко передает движение от не показанного на рисунке микромотора, поворачивая зеленую шестерню со скоростью один оборот в секунду.
Любопытные исследования, проливающие свет на механизмы трения на атомном уровне, провела недавно команда ученых из Хьюстонского и Висконсин-Мэдисонского университетов. В ходе их выяснилось, как масса атомов на поверхности влияет на трение. Для этого исследователи покрывали поверхность кристаллов алмаза и кремния монослоем атомов водорода или его тяжелого изотопа — дейтерия. По идеально гладкому слою скользили иголкой атомно-силового микроскопа и измеряли силу трения иглы о поверхность. Трение о поверхность с дейтерием оказалось заметно меньше.
У дейтерия и водорода химические свойства одинаковы, и они одинаково взаимодействуют с материалом иголки. Только масса у атомов дейтерия вдвое больше, и его тяжелые атомы колеблются с меньшей частотой. Поэтому атомы дейтерия реже сталкиваются с атомами движущейся иголки, а, стало быть, меньше забирают у них кинетическую энергию.
В общем, это как раз тот случай, когда значение имеет уже диаметр атома. Теперь ученые стали лучше понимать механизм трения на атомных масштабах. А у инженеров теперь есть рецепт снижения, а если необходимо, и увеличения трения в новых микромашинах.
По материалам журнала SPL\East News
КОЛЛЕКЦИЯ ЭРУДИТА
Послание потомкам
Построив в горной толще или под землей хранилище радиоактивных материалов, период полураспада которых составляет десятки или даже сотни тысяч лет, его заполняют и запечатывают практически навеки. Однако, по идее, нужно бы дать весточку нашим отдаленным потомкам, чтобы не вскрыли случайно раньше срока опасные отходы. Но как это сделать?
Здесь, оказывается, есть над чем поломать голову.
Во-первых, носители информации должны быть достаточно долговечными, чтобы и через сотни тысяч лет безжалостное время не могло их разрушить. Во-вторых, достаточно понятными, чтобы наши отдаленные потомки не ломали себе голову, как исследователи нашего времени над древнеегипетскими иероглифами и шумерской клинописью.
Члены международной экспертной комиссии, которым поручили эту миссию, перебрав все возможные варианты, пришли к мысли, что надежнее всего использовать опыт предков — например, жителей Древнего Египта.
На месте захоронения предлагается построить приметное сооружение, напоминающее ту же каменную пирамиду, а в ней — камеру, надежно защищенную от внешних воздействий. А уже на стенах той камеры, напоминающей погребальные камеры древнеегипетских фараонов, высечь на каменных плитах соответствующие надписи на наиболее употребительных ныне языках нашей планеты — английском, испанском, китайском, арабском…
У СОРОКИ НА ХВОСТЕ
ПИТЬЕВАЯ ВОДА ИЗ МОРСКОЙ. Сотрудники датской компании «Аквапорин» решили воспользоваться очередной подсказкой природы и начали разработку нового, исключительного по своим возможностям водного фильтра. Его действие основано на том же принципе, каким фильтруют воду живые клетки.
Иными словами, мембрана фильтра будет действовать тем же способом, благодаря которому аквапорины (белки водных каналов клеточных стенок) позволяют только чистейшей воде проникать внутрь клетки. С помощью такого фильтра можно будет получать чистую воду из соленой, очень загрязненной и технической воды. Причем новый метод требует в 5 раз меньших затрат энергии, чем иные системы очистки.
БУМАЖНЫЕ «ГОЛУБИ» В КОСМОСЕ. Маленькие бумажные самолеты, которые предполагается использовать в космосе, разрабатывают японцы. Испытания опытной модели прошли успешно — 30 секунд летательный аппарат, изготовленный из специальной бумаги, подвергался в аэродинамической трубе воздействию температуры в 250 °C. Скорость «ветра» при этом превышала 2300 м/сек.
