Новые технологии и их применение, Не путать с новостями железа Опции

[Dervish]

Орбитальный дартс



Суть проекта, получившего название Rods from God ("Стрелы бога"), сводится к следующему. На низкую орбиту выводятся два спутника, один из которых обеспечивает управление, а второй несет боеприпасы. Стрелы при диаметре около 30 сантиметров могут достигать в длину шести метров, сообщает Popular Science. Получив команду с Земли, управляющий спутник отдает приказ на сброс одной из стрел, которая примерно через пятнадцать минут скоростного падения поражает цель. Взрывчатка при этом не применяется, а разрушение объекта (в том числе и находящегося под поверхностью) достигается за счет использования огромной кинетической энергии, которую снаряд набирает за время падения. Такие стрелы будут защищены специальным покрытием, предотвращающим сгорание при движении в атмосфере со скоростью до 11 км/с.

Вывод двух спутников вместо одного должен снизить расходы на "перезарядку" системы Rods from God, поскольку в этом случае не придется повторно запускать на орбиту управляющее оборудование. Впрочем, по мнению ряда экспертов, подобный военный комплекс будет очень сложно реализовать на практике. Во-первых, большая масса снарядов сделает их доставку на орбиту очень и очень дорогой. А, во-вторых, для обеспечения должной зоны покрытия придется запустить далеко не одну пару спутников. Так или иначе, даже если проект Rods from God и получит "зеленый свет", произойдет это не ранее чем через пятнадцать лет.

[Magic]

Создан нанодвигатель с фотонным питанием

 motor1.jpg ( 7.09 килобайт ) Кол-во скачиваний: 55


Создан нанодвигатель с фотонным питанием Ученые из университетов Болоньи и Калифорнии создали первый молекулярный двигатель, работающий от солнечного света.

Нанодвигатель разрабатывался более шести лет исследователями из университета Болоньи и Калифорнийского университета. По форме он напоминает гантель длиной 6 нм, на рукоятке которой находится кольцо диаметром 1,3 нм. Кольцо может двигаться вдоль рукоятки, но не может соскользнуть из-за двух ограничителей на концах «гантели». Кольцо занимает один из двух участков на «рукоятке». Когда один из ограничителей поглощает солнечный свет, электрон перемещается к одному из этих участков, что вызывает перемещение кольца к другому участку. Когда электрон перемещается обратно, кольцо возвращается на место, и, таким образом, цикл повторяется много раз.

Микромотор размером всего несколько нанометров двигается подобно микроскопическому поршню. «Эти нанодвигатели можно использовать в качестве ячеек памяти в молекулярной фотонике и электронике — двух перспективных направлениях, нацеленных на создание химического компьютера», — говорит доктор Винченцо Бальцани (Vincenzo Balzani) из университета Болоньи.

Наномоторы можно использовать и в качестве клапанов для пор наночастиц на основе кварца. Ученые с помощью световых импульсов управляют открытием и закрытием этих клапанов, регулируя заполнения пор молекулами определенного вида — к примеру, молекулами лекарств для лечения рака, сообщает Physorg. «Когда такие наноконтейнеры достигнут цели, свет может использоваться как переключатель доставки лекарства», — комментирует доктор Дж. Фрейзер Стоддарт (J. Fraser Stoddart) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, соавтор изобретения.

Нанодвигатель работает очень быстро. Полный цикл занимает менее тысячной доли секунды. Как считают авторы изобретения, процесс можно сравнить с работой автомобильного двигателя, совершающего 60 тыс. тактов в минуту.

По мнению ученых, примечателен тот факт, что молекулярный двигатель подобного типа не нуждается в химическом топливе. Новый нанодвигатель берет энергию непосредственно из солнечного света, не требует доставки топлива и не производит отходов. Его можно сравнить с солнечным автомобилем.

 400x205motor.jpg ( 20.29 килобайт ) Кол-во скачиваний: 111

Схема работы нанодвигателя

Специалисты едины в своих оценках и считают изобретение нанодвигателя важным этапом на пути к созданию молекулярных машин. В настоящее время исследователи заняты созданием поверхностных покрытий и мембран из подобных нанодвигателей, где все они будут работать согласованно и производить механическую работу на макроуровне.
Добавлено Magic в [mergetime]1144232855[/mergetime]
Разработан молекулярный аналог двигателя внутреннего сгорания

Ученым из Токийского университета удалось синтезировать новый тип наноактюатора, который приводится в движение светом. Предполагается, что это открытие поможет в будущем создавать сложные молекулярные машины, которые, возможно, будут работать на световой энергии.

«Решение проблемы передачи и превращения разных видов энергии одна в другую в наноразмерном диапазоне — один из открытых вопросов наномеханики. Если нам удастся достаточно хорошо изучить молекулы-двигатели, то на их основе можно будет создавать более сложные наносистемы: нанороботов, механокомпьютеры и более сложные наномашины», — комментирует доктор Казуши Кинбара (Kazushi Kinbara) из Токийского университета.

Японские исследователи получили не просто новый тип актюатора, а полноценную молекулярную машину, копирующую работу двигателя внутреннего сгорания автомобиля, сообщает Nanotechweb. В работе двух молекул используется принцип работы кривошипно-шатунного механизма совместно с поршнем, только на атомарном уровне. Основа двигателя — молекула ферроцена (Fe(C5 H5)2, два кластера порфирина цинка и цепочки азобензена. Эти цепочки связывают ферроцены с порфириновыми кластерами, и в итоге молекула по внешнему виду больше напоминает механизм с педалями, чем «чистый» кривошип.

Под воздействием ультрафиолетового излучения азобензен изменяет форму на цис-изомер — это эффект так называемой фотоизомерии, когда фотоны вызывают обратимое изменение структуры молекулы.

В результате две «педали» изменяют свое положение в пространстве. При освещении молекулы обычным светом, а не ультрафиолетом, «педали» возвращаются в прежнее положение. На «педалях» ученые установили специальные присоединительные места для адгезии с другой молекулой, которая выступает в качестве ротора. Как только педали начинают двигаться, молекула-ротор тоже приходит в движение.

 hdt.jpg ( 31.01 килобайт ) Кол-во скачиваний: 120


Большим достижением д-р Кинбара считает тот факт, что движение в наномоторе передается не через ковалентную химическую связь. В дальнейших планах ученых — создать более сложную молекулярную машину, состоящую из большого количества наномоторов.




Добавлено Magic в [mergetime]1144233122[/mergetime]
Биологические “микроракеты” врываются в искусственный наномир

Проблема передвижения наносистем в настоящее время очень актуальна. До сих пор не найден простой, надежный и, самое главное, - контролируемый метод активации наномашин. Последние исследования в этой области показывают, что принцип передвижения различных видов бактерий вполне может использоваться для создания искусственных нанодвигателей.

Некоторые исследователи обращаются за помощью в изобретении новых наномоторов к природе. Действительно, жгутиковые моторы некоторых бактерий показали очень интересные физические характеристики, которые могут быть успешно использованы в нано- и микромашинах. Однако сложность конструкции жгутикового протонного мотора пока не позволяет изготовить его с помощью традиционного инструментария нанотехнолога.

Бактерия Esherichia Coli (E. Coli) — мечта нанотехнологов. Это почти готовая «база» для будущих нанобиороботов. Чтобы плавать, она с помощью специальных биологических электромоторов вращает свои жгутики. Когда жгутики начинают синхронно вращаться против часовой стрелки, они сплетаются в единый пучок, который образует своеобразный пропеллер. Вращение пропеллера создает силу, заставляющую бактерию двигаться почти по прямой линии. После того как направление вращения жгутиков изменяется на противоположное, пучок расплетается и бактерия останавливается — вместо поступательного движения она начинает хаотически вращаться, ее ориентация изменяется.

Как и протонные АТФсинтазы, электромоторы бактерий являются устройствами, которые в качестве источника энергии используют разность протонных потенциалов на цитоплазматической мембране. Принципы работы АТФсинтазы и бактериального мотора одинаковы, хотя сами эти конструкции различаются по своим размерам и устройству. Можно с уверенностью сказать, что бактериальный мотор — аналог машины постоянного тока, созданной человеком.

Электромоторы бактерий работают очень эффективно. Бактерии плавают со средней скоростью около 25 мкм/с, но некоторые виды могут двигаться поступательно со скоростью больше 100 мкм/с. Это означает, что за одну секунду бактерия перемещается на расстояние, которое в десять или более раз превышает ее собственную длину. Любопытно провести аналогию с движением систем макроскопических размеров. Например, если бы пловцы преодолевали за одну секунду расстояние, на порядок превышающее их собственный рост, то стометровую дорожку плавательного бассейна они бы проплывали приблизительно за 5 с.

Обычно электромотор бактерий вращается со скоростью, достигающей 50–100 оборотов в секунду, однако у некоторых видов бактерий скорость вращения превышает 1 тыс. оборотов в секунду. Электромоторы, которые могут так быстро вращать жгутики бактерий, очень экономичны — они потребляют не более 1% энергетических ресурсов бактериальной клетки. Однако их можно синтезировать только на базе генной инженерии и они плохо управляемы.

Недавно ученые-биологи открыли еще один способ актюации микро- и наномеханизмов — с использованием природного реактивного движения. Реактивные двигатели, успешно используемые некоторыми видами бактерий, — к примеру, мощные выбросы струй слизи, — могут в принципе послужить прототипами «наноракет», создаваемых уже с участием современных технологий, например, с помощью микрожидкостных систем.

К примеру, миксобактерии (Myxobacteria, от греч. myха (слизь), род слизистых бактерий) — организмы микрометрических масштабов, имеющие нитевидную форму, — передвигаются именно с помощью выброса слизи через специальные сопла в мембране. «Это настоящие микроракеты», — говорит Андрей Добрынин, профессор, занимающийся изучением полимеров в университете Коннектикута, США.

Выбрасывая сильной струей слизь из одного или другого набора «форсунок», бактерия может сдвигаться вперед или назад, что и позволяет ей передвигаться со скоростью до 10 мкм/с. Ранее биологи считали, что эта слизь используется в основном в качестве смазки, и не могли в точности объяснить, за счет чего эти создания все-таки умудряются двигаться. В кооперации с учеными-физиками биологи установили, что толчки, за счет которых эти бактерии продвигаются вперед, рождаются за счет выбросов под давлением слизи из своеобразных «сопел-форсунок», расположенных на поверхности мембран бактерий, сообщает NewScientist.

Форсунок примерно по 250 штук на каждой бактерии, они способны синтезировать слизь в больших количествах — это хорошо известно любителям аквариумных рыбок. Кроме аквариумов, миксобактерии обитают также в навозе, на гниющей древесине, в опавших листьях (растительных остатках) и в почве, активно участвуя в процессах разложения органики (аэробном разрушении).

 hdt.jpg ( 27.26 килобайт ) Кол-во скачиваний: 129

Принцип действия жгутикового мотора

 450x357bac2.jpg ( 28.93 килобайт ) Кол-во скачиваний: 112

Модель жгутикового мотора

 450x357bac3.jpg ( 31.77 килобайт ) Кол-во скачиваний: 123

Реактивный наномотор миксобактерий

Ученые полагают, что с использованием современных наножидкостных систем можно будет внедрять принцип реактивного движения «по полной программе» для актюации наносистем. На сегодняшний день это сделать гораздо проще, чем конструировать искусственный протонный двигатель.

[Potokrek]

Открытие века: использование соленой воды в качестве топлива


Химики из Пенсильванского государственного университета (Pennsylvania State University) подтвердили, что инженеру Джону Канзиусу (John Kanzius) действительно удалось создать аппарат, позволяющий сжигать соленую воду.

Доктор Растум Рой (Rustum Roy), известный специалист по наукам о материалах, высоко оценил изобретение Канзиуса и назвал его "самым значительным открытием в науке о воде за последние сто лет".

В аппарате Канзиуса вода подвергается воздействию радиоволн, которые ослабляют связи между ее компонентами и высвобождают водород. При наличии искры водород воспламеняется и горит ровным пламенем, температура которого, как показывают эксперименты, может превышать 1600 градусов Цельсия. Канзиус подчеркивает, что процесс высвобождения водорода не является формой электролиза, имеет место другое явление.

Воду не надо подвергать никакой специальной очистке, годится любая соленая вода (хотя разная соленость и разные дополнительно растворенные вещества влияют на температуру и окраску пламени), в том числе взятая непосредственно из моря.

Если эксперименты подтвердят, что аппарат Канзиуса энергетически выгоден (получаемая энергия превышает энергию, затрачиваемую на генерацию радиоволн) и может использоваться для приведения в действие достаточно тяжелой техники, например, автомобилей, то это открывает большие перспективы перед топливной отраслью. Соленая вода доступна почти в любом регионе Земли практически в неограниченном количестве, для окружающей среды аппарат безвреден: отходом производства является опять же вода.

Канзиус совершил свое открытие случайно. Шестидесятитрехлетний пенсионер стремился (и продолжает стремиться) найти альтернативу химиотерапии: способ уничтожать раковые клетки при помощи радиоволн. Когда он показывал действие своего аппарата коллегам, кто-то заметил осадок на дне пробирки и посоветовал попытаться применить аппарат для опреснения воды. Канзиус последовал совету, и в ходе эксперимента вода неожиданно вспыхнула от случайной искры.

Канзиус уже подал заявку на патент: использование соленой воды в качестве альтернативного топлива.