Лучшие достижения биоэлектроники

// // Аналитика //

В современном мире, перенасыщенном новостями разного характера, открытия науки теряются и не так заметны, как примерно лет 50-30 назад. Высокие технологии настоящего проявляют себя на таком уровне, что трудно представить. Только мощнейшие микроскопы способны зафиксировать лучшие достижения биомолекулярной электроники. Несколько историй об открытиях биоэлектроники предоставляем вашему вниманию.

Тончайший материал – графен

Константин Новоселов и Андре Гейм, которые сейчас работают в манчестерском университете, 2010 году получили Нобелевскую премию за «открытие и выделение свободного одноатомного слоя углерода и объяснение его выдающихся электронных свойств».

В природе углерод входит в структуру таких алотропных форм:

  • графит;
  • алмаз;
  • уголь;
  • фуллерены;
  • карбин;
  • нанотрубки.

Карбин является новым линейным полимером углерода с молекулами в форме длинных тонких цепочек из углеродных атомов.

Фуллеренами являются полые молекулы с формой полых многогранников, которые состоят из большого количества атомов углерода (до пятисот шестидесяти) .

Нанотрубки – структуры трубчатой формы из атомов углерода. Их размеры достигают как один, так и несколько десятков нанометров, в длину - несколько микрон.

Графен – это пленка, состоящая из атомов углерода с гексагональной геометрической структурой толщиной в один атом. Проще говоря, это нанотрубка в развернутом виде.

Еще можно привести такой пример их биоэлектроники. Грифельный карандаш оставляет след на бумажном листе, потому что от грифеля отслаиваются чешуйки, которые оставляют тонкий слой на бумаге. У графена этот слой толщиной всего в один-два атома.

Удивительно то, что это двухмерная тончайшая структура из атомов углерода, расположенных таким образом, которые являются вершинами шестиугольников (в точности повторяющих структуру сот), в двести раз превышающую прочность стали. Тончайшую пленку ученые отделяют от монолита обычным канцелярским скотчем.

Ученые - выходцы из России, своим открытием опровергли точку зрения советского физика-теоретика Льва Ландау, который считал, что такие структуры будут неустойчивы.

На практике, начав исследования еще в 2001 году, ученые доказали, что тончайшие углеродные пленки обладают очень ценными свойствами: высокая прочность, гибкость, стабильность своих свойств.

Применение открытию нашлось в сфере биоэлектроники при создании полевого транзистора, в работе использующего электрическое поле, который формирует баллистический транспорт электронов. Это позволяет им сохранять структуру, не рассеиваться.

Несомненно, графен – материал нового поколения, величайшее открытие биомолекулярной электроники, и нам предстоит узнать о нем много интересного в будущем.

Самовосстанавливающаяся структура для «заживления ран»

Парижские исследователи Высшей промышленной школы физики и химии под началом профессора Людвига Леблера начали работать над идеей, найти самовосстанавливающиеся материалы, взяв за основу принцип заживления ран.

В итоге ученым удалось синтезировать эластичный материал, напоминающий резину, обладающий чудесной способностью полностью восстанавливать повреждение, разрыв, надрез в течение недели. Для восстановления целостности нужно две части соединить, через пятнадцать минут они начинают «Склеиваться». Через несколько дней – «срастаются».

Весь секрет состоит в том, что в этом случае используются надмолекулярные связи.

Если резина, к примеру, состоит из поперечно связанных между собой полимерных цепочек, которые ей дают свойство растягиваться и сжиматься, восстанавливать форму и структуру, то открытие состояло в том, что ученые смешали два сорта небольших молекул. При этом первые молекулы способны соединяться своими концами с двумя другими, а вторые – с тремя и более молекулами.

В итоге возникают водородные связи, где используются свойства двух видов молекул формировать длинные цепочки и поперечные соединения между цепями. Такой материал сохраняет способность к восстановлению первоначальной структуры после повреждения в течение суток.

Это открытие биоэлектроники послужило толчком для исследований возможности производства эластичных самовосстанавливающихся материалов из доступных и дешевых ингредиентов – мочевины и жирных кислот растительных масел.

Применение эти материалы получат самое разноплановое, а для женщин возможно в будущем забыть о трагедии, когда на чулках или колготках пойдет стрелка. И это, дорогие товарищи, не издевка!

Нанороботы настоящего и будущего или скатерть-самобранка

Фантастами неоднократно описаны процессы синтеза различных материалов и предметов. Отойдем от лирики, перейдем к прозе жизни. Сейчас уже ученые работают этом направлении с использованием атомного силового микроскопа. Ему доступно несколько функций, но к предмету разговора относится следующая: при помощи силовых полей возможно переставлять отдельные атомы и молекулы, синтезировать вещество с необходимыми параметрами.

Ученые обещают в недалеком будущем использовать эту возможность для… выращивания сложных деталей. Поживем, увидим, что нам готовит биоэлекторника. Может, лет через надцать, зайдя на кухню, будет достаточно нажать на кнопку и блюдо, как на скатерти-самобранке, будет готово за считанные секунды.

Человек-невидимка в наноплаще

Откуда пришла идея о материи, позволяющей переместить предмет из зоны видимости? Сказки, фантастика, в общем, из небылиц.

Биомолекулярная электроника в двадцать первом веке предъявила нам и шапку-невидимку, и плащ.
Московские ученые И.А. Наумов, В.А. Каплун и В.П. Литвинов успешно провели исследования и предоставили материалы с вплетением оптических световодов, которые предположительно будут использоваться в военно-оборонной промышленности в целях маскировки.

Японскими инженерами запатентовано открытие спецкостюма для человека-невидимки. Материалом для плаща служит наноматериал – тонкий пленочный телеэкран на основе жидких кристаллов. Миниатюрной телекамерой, которая расположена на затылке, проецируется изображение на переднюю часть плаща, а камера, закрепленная впереди, проецирует изображение на заднюю часть накидки. В итоге взгляд «не замечает» человека в накидке.

А ученые США объявили, что уже получилось в зеленом свете лазера сделать невидимым объект. И на этом останавливаться не собираются, исследования проводятся в направлении для военной промышленности.

Пройдет еще немного времени, и эта информация покажется абсолютно неактуальной при случайном прочтении. Как сейчас нам кажутся безнадежно устаревшими первые патефоны, граммофоны, ламповые телевизоры и кассетные магнитофоны, в свое время потрясшие мир.