Журнал «Компьютерра» № 15 от 18 апреля 2006 года

Один из первых результатов такого рода получен в Массачусетском технологическом институте группой профессора Анжелы Белчер (Angela Belcher). Пока что вирусы удалось приспособить для создания высококачественных, но однородных по своим свойствам поверхностей – электродов для литий-полимерных аккумуляторов. Вирусы были генетически модифицированы, чтобы придать их поверхностным рецепторам сродство к необходимым молекулам (в частности, ионам кобальта). Такие вирусы высадили на пластины электролита и погрузили в раствор соли кобальта. В итоге «строители» сформировали рыхлый слой оксида кобальта с исключительно большой удельной поверхностью. Энергоемкость собранной на таких электродах батареи будет значительно выше стандартных значений.
Лиха беда – начало. Значение этой новости не только в появлении новой технологии производства (при комнатной температуре!) поверхностей с заданными свойствами. Разместив на поверхности вируса рецепторы к двум различным молекулам (а это относительно несложно сделать методами генной инженерии), можно заставить его соединять эти молекулы с нанотехнологической точностью. В запасе группы профессора Белчер – вирусы, покрывающие себя полупроводниками, а затем высаживающиеся на золотые электроды. После получения первых образцов этих наноинструментов их производство не вызывает затруднений – в подходящей среде (клетках) они размножаются сами! Из принципиальных затруднений, которые осталось преодолеть для сборки микросхем, главное – разработка методов точного позиционирования мест прикрепления вирусов-сборщиков. Указывая несущим различные молекулы вирусам их положение на поверхности сборки, можно было бы создавать схемы в соответствии с определенным планом. Способы получения такой размеченной поверхности могут быть различными. Вероятно, идеологии «нанотехнологической заразы» более всего соответствует использование мембраны генетически модифицированной живой клетки.
Что ж, будем ждать дальнейших новостей и надеяться, что вирусы-сборщики не окажутся заразными для нас с вами. – Д.Ш.
Майка против шока 
Аризонская компания G2 Consulting выпустила специальную ткань Thor Shield на основе полиэстера, способную надежно защитить человека от разрядов электрошокового оружия. Эта новинка, по замыслу разработчиков, прежде всего, должна оградить полицейских и сотрудников других служб безопасности от случайных выстрелов коллег или нападений злоумышленников.
Электрошоковое оружие было изобретено в конце шестидесятых годов прошлого века. Принцип его действия прост. Серия электрических разрядов высокого напряжения от пятидесяти до девятисот киловольт воздействует на нервную систему человека и вызывает непроизвольное сокращение мускулатуры, мускульный спазм и резкую боль. Такие разряды способны вывести из строя на время от нескольких минут до часа любого человека вне зависимости от его мышечной массы, ментальных установок и даже при полном отсутствии чувствительности к боли под действием лекарств, алкоголя или наркотиков. Сравнительно небольшой ток разряда порядка нескольких миллиампер переводит это оружие в разряд несмертельных. Впрочем, безопасность и отсутствие негативных последствий для здоровья после такого шока в последние годы является предметом оживленных дискуссий. В США после воздействия полицейского электрошока уже погибло около полутора сотен человек. И хотя в большинстве смертельных случаев шок сочетался с действием лекарств, наркотиков или с различными заболеваниями, в ряде штатов это оружие уже не полагают безопасным. Впрочем, никто еще не считал, сколько жизней разгоряченных буянов было сохранено благодаря тому, что полицейские воспользовались шокером, а не пистолетом. В России сертифицированный электрический шокер отечественного производства может приобрести любой желающий по предъявлении паспорта. Продавцы только рекомендуют носить сертификат с собой, чтобы шокер не отобрала милиция.
Конструкции у шокеров самые разнообразные – от миниатюрных дамских «зонтиков» до полновесных полицейских дубинок с электродами на конце и пистолетов TASER, выстреливающих пару электродов на проводах на расстояние до десяти метров. Есть даже модели, стреляющие струями соленой проводящей воды. В каждом шокере имеются батарейки или аккумулятор и несложный электронный преобразователь напряжения. TASER популярен в американской полиции и штатно используется более чем в трети полицейских управлений США. И если первые устройства требовали непосредственного контакта пары электродов с кожей человека, то современные модели легко пробивают толстую одежду, а некоторые даже способны подействовать сквозь легкий бронежилет.
Защитную ткань Thor Shield фирма предлагает полицейским в двух модификациях. Легкая ткань проницаема для воздуха и из нее можно сделать даже футболку, не говоря уже о том, чтобы подшить ее к подкладке пиджака или просто натянуть на бронежилет. Тяжелый вариант ткани водонепроницаем и защищает еще и от таинственного микроволнового оружия («КТ» неоднократно писала о разрабатываемых в США мобильных генераторах микроволнового излучения, предназначенных для подавления массовых беспорядков, – жертвы этого несмертельного оружия испытывают сильную боль). Детали строения ткани не разглашаются, а образцы высылаются только полицейским управлениям. По всей видимости, материал содержит проводящий слой, который просто замыкает электроды шокера и не позволяет высоковольтному импульсу достичь тела. – Г.А.
Заткни фонтан 
Удивительное явление обнаружили французские физики, снявшие скоростной камерой падение капельки обыкновенной воды на плохо смачиваемую поверхность. Тонкая водяная струя со скоростью в сорок раз больше скорости самой капли вырывается с места падения миниатюрным фонтаном.
Ученые использовали капельки диаметром около миллиметра, которые медленно, со скоростью всего полметра в секунду падали на поверхность. Если скорость капель увеличивали до 0,7 метров в секунду, то фонтан исчезал. Внимательно рассмотрев замедленную съемку, исследователи установили, что в момент падения капля так растекается по поверхности, что внутри у нее возникает пузырек воздуха. Затем пузырек быстро схлопывается, что приводит к концентрации энергии в его центре, которая и выплескивается в виде тонкой и быстрой струйки фонтана. Этот эффект очень похож на кавитацию, которая разрушает гребные винты судов, но тут струйка воды бьет не в поверхность, а в противоположном направлении.
Пока ученым совершенно неясно, как можно использовать это явление. Зато вполне понятно, в каких случаях его следует избегать. «Фонтаны» могут ухудшить качество и разрешение струйной печати, разбрызгивая чернила, а пузырьки, застывшие в капельках быстро сохнущей краски, нарушат стойкость покрытий, наносимых пульверизатором. А поскольку подобные процессы очень широко используются в промышленности, значение этой работы трудно переоценить. – Г.А.
Нано не обманет?
Важные результаты, вселяющие надежды на быстрый прогресс различных сверхпроводящих устройств, удалось получить сразу нескольким научным группам. Разные работы объединяет одна общая идея: нанокомпозиты, изготовленные из обычных и сверхпроводящих материалов, оказывается, способны функционировать значительно лучше, чем чистые сверхпроводники.
Сверхпроводники, как известно, обладают нулевым электрическим сопротивлением. Это позволяет получать сверхмощные магнитные поля или передавать электрическую энергию на значительные расстояния без потерь. Но, к сожалению, слишком сильный электрический ток, текущий по сверхпроводнику, или чересчур интенсивное магнитное поле разрушают сверхпроводящее состояние материала. Это обстоятельство накладывает жесткие ограничения на использование сверхпроводников. Обычные сверхпроводники, охлаждаемые жидким гелием, были открыты в начале прошлого века, а высокотемпературные аналоги, работающие при температуре жидкого азота (который в сотню раз дешевле гелия), – двадцать лет тому назад. Но, несмотря на это, обмотки моторов в наших пылесосах или линии электропередач до сих пор делают из обычной меди. Просто во многом из-за ограничений по току и магнитному полю расходы на охлаждение сверхпроводников не компенсируются выигрышем от отсутствия электрического сопротивления.