На протяжении огромных промежутков времени все существа исчезали бесследно или оставляли после себя скудные останки (зубы, кости, следы на влажной почве). Где-то глубоко под слоем осадочных пород спрятаны бесценные находки будущего, которые (если все будет хорошо) могут продвинуть наше понимание вперед. Увы, это фрагментарный и ограниченный ресурс. Значительная часть прошлого исчезла без следа… ДШ
Новый класс сверхтонких кремниевых мембран удалось получить в Университете Рочестера (штат Нью-Йорк). Мембрана толщиной всего 15 нм способна отфильтровывать даже отдельные молекулы на порядок быстрее, чем ее лучшие аналоги.
Современные мембраны для ультратонкой фильтрации обычно изготавливают из пористых полимеров. Они по крайней мере в тысячу раз толще тех молекул, которые должны быть отделены. Такие мембраны дороги, хрупки и имеют длинные извилистые поры, которые быстро засоряются. Сквозь эти поры нужные молекулы просачиваются крайне медленно и то под высоким давлением.
Новая кремниевая мембрана была получена случайно. Сотрудник университета Кристофер Стример (Christopher Striemer) занимался совершенно другим делом — старался лучше понять, как кристаллизуется аморфный кремний при нагреве. Ученый изготовил пленки толщиной в пятьдесят атомов, для того чтобы потом разглядеть в электронный микроскоп нанокристаллы, образующиеся при различных вариантах нагрева. Кристофер обнаружил, что иногда кремний кристаллизуется так, что между выросшими кристалликами возникают поры размером 5-25 нм. Этот процесс похож на образование групп беседующих людей, поначалу равномерно распределенных по помещению.
После этого открытия разработать метод изготовления наномембран оказалось уже делом техники. Метод включает несколько стадий, которые вполне вписываются в современную технологию изготовления чипов. Ученые уже научились делать мембраны толщиной до 5 нм и размером до 2х2 мм. Они оказались на удивление прочными. Мембрана толщиной 15 нм и размером 0,2х0,2 мм, которую выбрали для экспериментов, легко выдерживает перепад давлений в одну атмосферу.
Новые мембраны сравнительно дешевы и, как надеются экспериментаторы, быстро найдут массу применений. Их можно использовать не только в научных лабораториях и химическом производстве. С помощью наномембран можно разделять белки и другие биологические субстанции и даже фильтровать воздух в «чистых комнатах» для производства чипов. А уж в грядущих нанотехнологиях такие мембраны для фильтрации всевозможных нанорастворов будут просто незаменимы. ГА
Французские ученые осуществили «в железе» эксперимент, который известный американский физик Джон Уилер (John Wheeler) почти три десятилетия назад придумал в качестве мысленного опыта. Эта работа вновь подтвердила, что никакие ухищрения не помогут обойти законы квантовой механики.
Уилер предложил изменить схему проведения знаменитого интерференционного эксперимента, который впервые поставил английский физик Томас Юнг еще в начале XIX века. В его стандартном варианте свет от точечного источника падает на непрозрачную стену с двумя щелями и рисует на расположенном за нею экране интерференционную картину. Причем интерференция возникает лишь в том случае, если открыты обе щели. В классической физике интерференция рассматривается как свидетельство волновой природы света. Согласно же квантовой механике, свет переносят частицы с волновыми свойствами, поэтому с ее точки зрения природа этого эффекта гораздо глубже. Если бы фотоны были только частицами и ничем иным, освещенность экрана при обеих открытых щелях была бы просто суммой освещенностей, возникающих при открывании каждой из щелей по отдельности. Иначе говоря, в этом случае экран выглядел бы светлее. Однако в действительности на нем появляются светлые и темные участки интерференционной картины.
Но самое интересное в другом. Можно предположить, что такая интерференция возникает только в результате падения на экран множества фотонов, каждый из которых проходит или только через первую щель, или только через вторую. В этом случае фотоны при движении вели бы себя как обычные частицы и только при попадании на экран взаимодействовали друг с другом как волны. Однако эта гипотеза безоговорочно опровергнута экспериментом. Физики давно научились изготовлять источники единичных фотонов, следующих друг за другом через бо,льшие промежутки времени, нежели те, что требуются свету для прохождения дистанции между излучателем и экраном. Тем не менее результат от этого не меняется: при одной открытой щели интерференции нет, при двух — есть. Это и означает, что каждый фотон — не только частица, но и волна, проходящая через обе открытые щели.