Журнал "Компьютерра" №770

Кровавая история

Рукастые и головастые ребята из Университета Монаша (Австралия) умудрились изготовить пьезоэлектрический мотор диаметром всего четверть миллиметра. Он, конечно, еще слишком слаб, чтобы двигать миниатюрного робота против тока крови, но перспективы для медицины открывает широчайшие.

В последние годы методы щадящей хирургии обрели популярность у врачей и, разумеется, у пациентов. Вместо большого разреза теперь применяют специальные катетеры - тонкую трубку вводят через крупные сосуды и производят необходимые манипуляции без серьезного хирургического вмешательства.

Однако далеко не всегда с помощью катетера можно достать до нужного места - например, чтобы удалить сузившие сосуд атеросклеротические бляшки: путь может быть слишком длинен и извилист или сосуды окажутся слишком тонкими. В этом случае идеально подошли бы миниатюрные роботы, управляемые хирургом. Но они должны уметь перемещаться достаточно быстро, чтобы противодействовать току крови, а для этого нужен мощный и эффективный мотор.

Похоже, австралийцам удалось вплотную подойти к решению этой задачи. Для перемещения роботов они предложили конструкцию ультразвукового пьезомотора, диаметром 250 мкм, способного вращать похожий на жгутик бактерии винт со скоростью 1300 оборотов в минуту, развивая мощность четыре микроватта. Это примерно в пять раз меньше, чем необходимо для движения против тока крови, но экспериментаторы уверены, что их конструкция обладает большим потенциалом.

Собственно пьезомоторы были разработаны еще в восьмидесятые годы прошлого столетия и сегодня широко применяются, например, для перемещения линз фотообъективов. Но такой маленький моторчик еще никто не использовал. Австралийский агрегат состоит из цилиндрического статора со спиральной канавкой и прижатого к его торцу пьезокристалла; с другого торца статор упирается в ротор. На пьезокристалл подается переменное напряжение частотой 660 кГц, заставляющее кристалл колебаться и периодически толкать статор. Тот начинает двигаться взад-вперед и одновременно слегка поворачиваться туда-обратно из-за наличия спирального разреза. Причем собственные частоты колебаний статора подобраны так, чтобы его конец, вращаясь в одном направлении, прижимался к ротору, а при обратном ходе от него отходил. Таким образом, благодаря трению, статор приводит во вращение ротор, соединенный со жгутиковым винтом.

Ученые надеются, что им удастся значительно увеличить мощность и эффективность своего мотора, а использующие его миниатюрные роботы, возможно, будут лечить больных уже через десяток лет. ГА

Графан Графенович

Физикам из Университета Манчестера, при поддержке коллег из Голландии и России, удалось впервые синтезировать новый удивительный материал графан - лист графена, к каждому атому углерода которого присоединен один атом водорода. Свойства графана делают весьма заманчивым его использование в электронике и водородной энергетике.

Графен - надежда наноэлектроники - был открыт той же манчестерской командой в 2004-м и с тех пор не сходит со страниц научных журналов. А стабильность графана была предсказана теоретиками из Пенсильванского университета на основе компьютерного моделирования пару лет назад. С тех пор этот материал не раз пытались синтезировать, но без особого успеха. Дело в том, что для присоединения водорода к графену необходимо сначала разбить его молекулу на атомы.

А для этого обычно требуется высокая температура, которая разрушает даже прочную гексагональную структуру графена.

В Манчестере нашли способ обойти эту проблему, применив для разрушения молекул водорода электрический разряд.

Исследование электрических и структурных свойств графана показало, что в нем, в согласии с предсказаниями теоретиков, к каждому атому углерода присоединен один атом водорода.

При этом гексагональная структура графена не нарушается, но атомы углерода немного разворачиваются и сближаются друг с другом, вылезая по разные стороны от плоскости графена.

Эти изменения превращают графан в хороший диэлектрик. При нагреве графана водород улетучивается, и первоначальная структура графена полностью восстанавливается.

Благодаря своим свойствам и малой массе, графан поможет решить проблему хранения водорода. А это, как известно, главное препятствие, стоящее на пути зарождающейся водородной энергетики. Но самым интересным представляется его использование в графеновой электронике. Теперь ясно, что если присоединить водород в нужных местах графенового листа, то удастся превратить его в диэлектрик. То есть с помощью водорода на графене можно рисовать электронные схемы. Плохо, однако, что это придется делать сразу с двух сторон полотна.

Но пока главное - принцип: вместо примесей, которые добавляют в кремний, чтобы изменить его электронные свойства, в графеновой электронике, по всей видимости, к листу углерода будут присоединять подходящие атомы. И, возможно, если водород заменить каким-то другим элементом, то достаточно будет нанести его только с одной стороны листа.

Уже первые эксперименты с графаном дали повод для оптимизма. Но предстоит еще много работы, прежде чем удастся сделать хотя бы обоснованные прогнозы о будущем этого материала. ГА

Понимать необязательно

Любопытную гипотезу выдвинул преподаватель из Университета Виктории в Новой Зеландии Пауль Зульцбергер (Paul Sulzberger). Если его предположения подтвердятся, это произведет революцию в преподавании иностранных языков.

По мнению ученого, чтобы овладеть языком, очень важно постоянно слушать иностранную речь, даже если вы ее не понимаете. И начать лучше всего заранее, до того как вы возьметесь за серьезное изучение языка. К счастью, сегодня получить доступ к иностранным интернет-радиостанциям или скачать фильм на языке оригинала не составит труда.

К своим выводам Зульцбергер пришел после семи лет преподавания русского языка новозеландским студентам и тщательного анализа их успехов. Он полагает, что связи нейронов, необходимые для изучения чужого языка, образуются автоматически под воздействием иностранной речи. Именно так ребенок поразительно быстро овладевает своим первым языком, поначалу совершенно не понимая смысла услышанного. А обычная зубрежка иностранной лексики путем установления связей со словами родного языка лишь тормозит процесс. Но если под действием звуков нейронные структуры уже образовались, то наполнить их смыслом будет значительно легче. Язык - это прежде всего опыт, а не знание. Его нельзя выучить по книжке, точно так же, как не удастся накачать мышцы, только читая литературу о культуризме.

На первый взгляд идея слушать речь, не вникая в ее смысл, кажется нелепой. Но если подумать, то, возможно, в этом есть рациональное зерно. Ведь хорошо известно, что человек, живущий в другой стране, усваивает язык гораздо быстрее. Ученый предвидит, что многие преподаватели будут резко возражать против его теории. И лишь дальнейшие исследования позволят выяснить, кто прав. ГА

Голиаф-киборг

Начиная с каменноугольного периода за господство на суше борются представители двух "вершин" эволюции животного мира - тип членистоногих и подтип позвоночных (третья "вершина" - класс головоногие - не смогла освоить ни пресные воды, ни сушу). Трудно представить, насколько мы отличаемся от членистоногих! В начале XIX века Этьен Жоффруа Сент-Илер, один из предтеч эволюционной теории, попытался вывести "план строения" позвоночных из членистоногих.