Валентин Урбан: aby se napít, známky a extáze Голосов: 1 Адрес блога: http://dubva1.livejournal.com/ Добавлен: 2008-08-04 10:21:30 блограйдером pinker

Малозначительное препятствие

2011-11-23 06:16:02 (читать в оригинале)

Ошибка при подготовке опыта привела к открытию нового наномасштабного физического парадокса.





В очень малых масштабах физические процессы могут проходить внезапным образом. Один из таких наноразмерных феноменов был найден исследователями Мичиганского института. Ожидается, что это открытие может привести к созданию стремительных и дешевых исследовательских устройств, также убрать барьеры к созданию микромеханических устройств и «лабораторий-на-чипе».

На макроуровне, с которым мы привыкли иметь дело, материалы разделяются на проводники, отлично проводящие электронный ток, диэлектрики, служащие для электричества фактически неодолимым препятствием, и занимающие среднее положение полупроводники. Вобщем, диэлектрические материалы (изоляторы) не всегда оказываются для электронного тока надежной преградой: при довольно высочайшем напряжении может появиться явление электронного пробоя, при котором изолятор получит значимые повреждения. Так кровля дома может пострадать от удара молнии.

В наномасштабе дела обстоят по-другому, согласно открытию Алана Ханта (Alan Hunt), доцента кафедры биомедицинской инженерии в Мичиганском институте. Команде исследователей, возглавляемой Хантом, удалось вынудить электронный ток проходить через стеклянную пластинку, не разрушая её, хотя стекло в обыденных критериях не является проводником.

«Этот физический парадокс можно с уверенностью именовать наномасштабным», - гласит Хант. «С повышением размеров установки эффект теряется: стекло очень греется и разрушается».

«Ключевую роль тут играет то, как велико падение напряжения на диэлектрике. Если пластинка изолятора очень тонка, пробой может наступить при напряжениях наименьших, чем обеспечивает пальчиковая батарейка. И диэлектрик не будет поврежден, так как в настолько малых масштабах тепло рассеивается очень быстро».

Наноразмерные диэлектрические пластинки, использованные в опыте, Хант именует «электродами из водянистого стекла». Они создаются при помощи фемтосекундного лазера в исследовательском центре CUOS (Center for Ultrafast Optical Science) при Мичиганском институте.

Стеклянные электроды безупречны для использования в «лабораториях-на-чипе», объединяющих несколько исследовательских и аналитических функций на одном чипе размерами в несколько мм либо см. Такие устройства сумеют делать сложные мед испытания в домашних критериях, инспектировать еду на наличие токсинов, а воздух – на содержание небезопасных газов. Но большинству из их требуется для работы источник энергии, и на этот момент передача энергии осуществляется по проводникам. Инженерам тотчас нелегко воплотить такие «проводные» схемы в крохотных устройствах.

«Проблема энергоснабжения сдерживает темпы разработки микрофлюидальных устройств», - гласит Хант. «Но сейчас мы можем встроить электроды прямиком в устройство».

Заместо того, чтоб передавать электроэнергию средством проводников, команда Ханта предлагает использовать крохотные каналы, через которые поток ионов будет передавать заряд, создавая электронный ток. Эти каналы будут разделены от областей «лаборатории-на-чипе», в каких происходит анализ, узкой стеклянной «переборкой». Это нужно для того, чтоб избежать попадания примесей в исследуемое вещество. Но электронный ток сумеет миновать эту переборку, не повреждая её.

Это открытие явилось результатом оплошки. Два канала в экспериментальном нанофлюидальном устройстве оказались перекрытыми, но ученые с удивлением нашли, что это не воспрепядствовало электронному току проходить через их. Предстоящее исследование явления позволило разъяснить его предпосылки.

На этот момент необходимость в проводниках в большой степени определяет размер интегральных схем. Внедрение открытого эффекта могло бы значительно поменять положение вещей, считает Хант. На этот момент Мичиганский институт занят патентной защитой умственной принадлежности и поиском партнеров для вывода технологии на рынок.

По пресс-релизу U-M News Service