Люди давно научились использовать энергию текущей воды. Но для того, чтобы турбина работала эффективно, вода должна течь достаточно быстро, а скорость большинства водных потоков не превышает скорости пешехода - пять километров в час. Вот и приходится строить плотины и дамбы, нанося вред природе.
В разрабатываемой технологии используется эффект, с которым вынуждены бороться строители морских и речных сооружений. Если какое-то тело обтекается водой, за ним возникают турбулентные вихри, постепенно раскачивающие и разрушающие конструкцию. Но именно эти вихри используют рыбы, которые, совершая волнообразные движения туловищем, эффективно двигаются вперед. Эту идею и позаимствовали ученые. В первом прототипе генератора используется горизонтальный цилиндр диаметром несколько сантиметров, но в следующих конструкциях будут применены специальные усиливающие турбулентность покрытия, а к цилиндру приладят подобие рыбьего хвоста. Цилиндр крепится на раму и, раскачиваясь вверх и вниз вихрями потока, передает движения генератору, вырабатывающему электричество. До эффективности турбины такой конструкции далеко, зато она работает уже при скорости движения воды один километр в час и не нарушает экосистему.
В более крупных конструкциях цилиндры будет проще устанавливать на дно вертикально, и, согласно оценкам, подобный "лес" размером со стадион и высотой в пару этажей сможет обеспечить энергией сто тысяч домов. Стоить "водяное электричество" будет меньше, чем вырабатываемое ветряками, но дороже полученного на атомных станциях. Во всяком случае, технология обещает быть вполне конкурентоспособной, и в ближайших планах ученых установить такой генератор на дне реки Детройт. ГА
Команде физиков из Корейского университета в Сеуле, Университета Нотр-Дам и Национального института стандартов и технологий США впервые удалось наблюдать антиферромагнитное спаривание в трехслойном бутерброде из магнитных и немагнитных полупроводников. Этот тонкий эффект может стать основой для целого класса новых спинтронных устройств, способных одинаково хорошо хранить и обрабатывать информацию.
Новый эффект очень похож на эффект гигантской магниторезистивности GMR, за открытие которого в прошлом году была присуждена Нобелевская премия по физике. Именно благодаря его использованию в считывающих головках современных винчестеров инженерам удалось добиться высочайшей плотности записи информации. В головках используются спиновые вентили, состоящие из двух слоев магнитного материала вроде железа, разделенных тонким нанометровым слоем немагнитного проводника, например меди. В таком бутерброде в отсутствие магнитного поля в слоях железа спонтанно появляется противоположное направление намагниченности, и электрическое сопротивление бутерброда велико. Это и означает антиферромагнитное спаривание, возникающее благодаря сложному взаимодействию электронов проводимости среднего слоя с атомами магнитных слоев. Но даже слабое магнитное поле может разрушить взаимодействие и сделать слои железа намагниченными одинаково, что ведет к резкому падению сопротивления бутерброда. Это резкое падение сопротивления и используют при считывании информации с магнитных дисков.
Теперь похожий трехслойный бутерброд сделали не из проводников, а из полупроводника арсенида галлия. Во внешних слоях три процента галлия заменили магнием, что превратило этот полупроводник в ферромагнетик, а средний слой допировали бериллием, благодаря чему посередине появилась электронная проводимость. В новом бутерброде также наблюдалось спонтанное антиферромагнитное спаривание, которое легко разрушалось внешним магнитным полем. Если бериллий не добавляли, то эффекта не возникало, поскольку отсутствовали свободные электроны проводимости. За направлением намагниченности слоев ученые следили с помощью пучка нейтронов, которые частично отражались с разной глубины бутерброда и несли в ориентации своего спина сведения о направлении намагниченности материала.
Поскольку металлы в бутерброде удалось заменить полупроводником, появились новые принципиальные возможности управления электронами проводимости и намагниченностью слоев, как, скажем, это делают в обычных полупроводниковых чипах. Сейчас даже трудно представить, какие устройства, способные хранить и обрабатывать информацию, можно будет сделать на основе таких слоистых структур. К сожалению, первые эксперименты удалось привести лишь при низких температурах около 30 градусов выше абсолютного нуля. Но авторы уверены, что вскоре это неудобство будет преодолено, и слоистые магнитные полупроводники быстро найдут себе работу. ГА