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.