Химики из Йеля тщательно очистили нанотрубки от примесей, среди которых часто встречаются токсичные атомы металлов. Кроме того, они использовали нанотрубки только определенного диаметра, от самых тонких однослойных, диаметром около нанометра, до многослойных, которые были на порядок толще. Благодаря этим предосторожностям ученым, по-видимому, впервые удалось получить надежные данные о действии нанотрубок на микроорганизмы.
В экспериментах использовались хорошо изученные бактерии кишечной палочки. Нанотрубки плавали в растворе или покрывали фильтровальную бумагу. В обоих случаях при контакте с однослойными нанотрубками большая часть бактерий быстро погибала. С помощью сканирующего электронного микроскопа удалось установить, что у убитых бактерий сильно повреждена клеточная мембрана. По-видимому, решили ученые, при контакте нанотрубки вспарывают мембрану бактерий, не оставляя им никаких шансов на выживание. В случае же многослойных нанотрубок, чем они были толще, тем слабее влияли на бактерии. Вероятно, толстым нанотрубкам гораздо труднее проткнуть оболочку клеток.
Эта работа произвела сильное впечатление на специалистов. С одной стороны, теперь ясно, что, покрыв однослойными нанотрубками поверхность, можно защитить ее от микробов. Но с другой – если такие нанотрубки попадут с отходами производства или с отработавшей свой срок продукцией в какую-то экосистему, то как они повлияют на ее дальнейшее развитие? И если нанотрубки убивают бактерии, то как они подействуют на клетки человека? Какие меры следует предпринять, чтобы избежать их вредного действия на производстве и в готовой продукции? К поиску ответов на эти вопросы и к тщательной проверке результатов нашумевших исследований теперь и предстоит приступить научному сообществу. ГА
Первый рабочий прототип цветного дисплея на фотонных кристаллах удалось изготовить специалистам Торонтского университета при поддержке британских коллег. Еще одна перспективная технология, обещающая недорогие, тонкие, гибкие и потребляющие мало энергии дисплеи любых мыслимых размеров, вышла на финишную прямую коммерциализации.
Доведением технологии до потребителей займется молодая канадская компания Opalux. Такое название она получила потому, что основной рабочий элемент экрана – фотонный кристалл в виде тонкой пленки из нескольких слоев кварцевых микросфер, регулярно расположенных в полимерной матрице, – по структуре очень похож на драгоценный опал. В зависимости от расстояния между микросферами пленка способна либо полностью пропускать свет, либо отражать его в заданном узком диапазоне длин волн, который может лежать не только в любой части видимого спектра, но и захватывать часть ультрафиолетового и ближнего инфракрасного излучения. А изменять расстояние между микросферами можно, попросту сжимая кристалл механически.
Пленочный дисплей работает в отраженном свете, как обычная бумага. Пленку (фотонный кристалл вместе со слоем специального полимера, который расширяется под действием приложенного напряжения) помещают между двумя электродами на черной или белой подложке. Верхний электрод прозрачен. Меняя напряжение на электродах от нуля до трех вольт, нетрудно добиться, чтобы кристалл отражал свет нужного цвета или оставался прозрачным – тогда экран будет черным или белым в зависимости от подложки. На каждом пикселе можно получить все цвета радуги, но нельзя получить белый цвет, если подложка черная, или сложный цвет, генерируемый смешением трех основных цветов. Впрочем, их можно смешать как обычно, разложив цвета по трем соседним пикселам.
Экран на фотонных кристаллах обладает рядом неоспоримых преимуществ. Он не требует подсветки и дорогостоящих цветных светофильтров. После переключения пиксела на нужный цвет его поддержание в стабильном состоянии требует очень мало энергии. И, наконец, устроен такой экран, пожалуй, проще, чем экраны, сделанные по другим конкурирующим технологиям.
Сама идея использовать в экранах фотонные кристаллы и менять их цвет, механически меняя размеры решетки, не нова. Например, корпорация Samsung запатентовала похожее устройство еще четыре года назад. Однако изготовить работающий экземпляр до сих пор не удавалось. Впрочем, и канадский прототип пока сильно уступает современным дисплеям. Время переключения цветов достигает секунды, а вместо полноценных пикселов получаются лишь цветные полоски. Впрочем, авторы обещают довести свою технологию до ума уже в ближайшие два года. ГА
Плохие дороги – сущее бедствие не только для России. Во многих странах с обширной и сравнительно слабо заселенной территорией, покрытой редкой сетью грунтовых дорог, вездесущие колдобины являются главной причиной аварий и быстрого разрушения транспорта. Ученые и инженеры давно пытаются найти способ борьбы с ухабами, но все безуспешно. Даже не очень понятно, почему и как колдобины образуются. И ничего, кроме регулярного и дорогого выравнивания дороги бульдозером, пока никто не придумал.
Но теперь, возможно, дело сдвинется с мертвой точки. С колдобинами решили разобраться ученые из Кембриджа вместе с коллегами из Франции и Канады. Прежде всего, была изготовлена простая экспериментальная установка, которая позволила понять закономерности образования ям. По краю круглого стола насыпали ровный слой песка, стол крутили, катя по песку резиновое колесо, и наблюдали за поверхностью песка. С дюжину оборотов песок оставался ровным, но потом в одном месте возникала выбоина, которая быстро росла и множилась, пока вся «дорога» не становилась похожей на стиральную доску.
Оказалось, что процесс образования колдобин зависит лишь от плотности материала дороги, скорости движения колеса и его удельного давления. Разный песок и даже замена песка длиннозерным рисом ничего не меняли. Более тяжелые автомобили приводят к образованию более коротких и невысоких колдобин. Существует критическая скорость, выше которой ровная поверхность дороги становится внутренне неустойчивой и неизбежно покрывается выбоинами. Для автомобилей это всего-навсего восемь километров в час. Выводы экспериментаторов вскоре подтвердились численным моделированием.
Что же теперь делать? Пока ученые толком не могут ответить на этот вопрос. Можно попытаться максимально выровнять поверхность дороги. В этом случае удается заметно оттянуть начало быстрого роста колдобин. Однако такое решение вряд ли пригодно на практике. Возможно, выходом из положения может стать специальная активная подвеска колес, которая будет гасить колебания машины с характерными частотами попадания колес в ямы. В этом случае каждый автомобиль, вместо того чтобы дальше разбивать дорогу, будет ее скорее выравнивать. К разработке такой подвески ученые и приступили. А нам остается надеяться, что никому из властей предержащих не придет в голову светлая мысль разом решить все проблемы российских дорог, законодательно ограничив скорость движения восемью километрами в час. ГА
Расшифрован геном очередного, четвертого по счету, цветкового растения. Вслед за резуховидкой Таля, рисом и тополем интимные генетические тайны раскрыла виноградная лоза. Кто этого добился? Естественно, французы (правда, вместе с итальянцами).
Коллектив исследователей работал не с каким-нибудь рядовым виноградом, а с Пино Нуар, изысканным бургундским сортом. В его геноме найдены следы длительного отбора со стороны виноделов. Гены, которые ответственны за белки, синтезирующие важные компоненты винного букета (танины, терпены и пр.), амплифицированы – повторены во множестве копий. Сорт характеризуется высокой гомозиготностью – большинство генов представлены двумя идентичными копиями. Кстати, большинство культурных растений – полиплоиды, то есть организмы с кратно увеличенным хромосомным набором. Полиплоидия у растений обычно повышает урожай. Виноград избежал этой участи: в нем умножались гены, а не хромосомные наборы (букет оказался важнее, чем урожайность?).