Нано-технологии

[Angel]

Послезавтра -они проникнут везде и во все.Даже родные Российские правители оторвали от бюстжета **** млрд. USD.

Что нам готовят нанотехнологии: теория и надежды.
В большом количестве печатных источников сообщается, что на основе нанотехнологий могут быть созданы товары и продукты, применение которых позволит кардинально изменить целые отрасли экономики.

К их числу относятся наносенсоры для идентификации токсичных отходов химической и биотехнологической промышленности, наркотиков, боевых отравляющих веществ, взрывчатки и патогенных микроорганизмов, а также нанофильтры и прочие очистные устройства, предназначенные для их удаления или нейтрализации.

http://www.ci.ru/inform04_06/pict_ind/nano/nano5.gif
Другой пример перспективных наносистем близкого будущего - электрические магистральные кабели на углеродных нанотрубках, которые будут проводить ток высокого напряжения лучше медных проводов и при этом весить в пять-шесть раз меньше.

Наноматериалы позволят многократно снизить стоимость автомобильных каталитических конвертеров, очищающих выхлопы от вредных примесей, поскольку с их помощью можно в 15-20 раз снизить расход платины и других ценных металлов, которые применяются в этих приборах.

http://www.ci.ru/inform04_06/pict_ind/nano/barbersaucers.gif
Наноматериалы могут найти широкое применение в нефтеперерабатывающей промышленности и в таких областях биоиндустрии, как геномика и протеомика.

Существует проект создания наносистемы для введения медикаментов, изменяющих определенные биологические функции внутри живых организмов, к примеру, для развития или укрепления иммунитета против конкретных болезнетворных организмов.

Возможно создание нанороботов-врачей, которые способны "жить" внутри человеческого организма, устраняя все возникающие повреждения или предотвращая их возникновение.

Теоретически, нанотехнологии способны обеспечить человеку физическое бессмертие за счет того, что наномедицина сможет бесконечно регенерировать отмирающие клетки. По прогнозам журнала Scientific American, уже в ближайшем будущем появятся медицинские устройства, размером с почтовую марку.

Их достаточно будет наложить на рану.
Это устройство самостоятельно проведет анализ крови, определит, какие медикаменты необходимо использовать, и впрыснет их в кровь.
http://www.ci.ru/inform04_06/pict_ind/nano/nano2.gif

Ожидается, что уже в 2025 году появятся первые роботы, созданные на основе нанотехнологий.

Теоретически возможно, что они будут способны конструировать из готовых атомов любой предмет.

Нанотехнологиии способны произвести революцию в сельском хозяйстве. Молекулярные роботы способны будут производить пищу, заменив сельскохозяйственные растения и животных.

К примеру, теоретически возможно производить молоко прямо из травы, минуя промежуточное звено - корову:)
http://www.ci.ru/inform04_06/pict_ind/nano/nano.gif

Нанотехнологии способны также стабилизировать экологическую обстановку.

Новые виды промышленности не будут производить отходы, отравляющие планету.

Нанороботы способны воплотить в жизнь мечту фантастов о колонизации иных планет - эти устройства смогут создать на них среду обитания, необходимую для жизни человека.

Ну, а в близкой нашему изданию сфере информационно-коммуникационных технологий ожидания, в первую очередь, связаны со сказочным уровнем миниатюризации.

И если 30 лет назад персональные компьютеры реализовали для людей возможность получить вычислительные мощности мэйнфреймов "в розницу" на своем рабочем столе (а затем - и в гостиной дома), то с помощью нанотехнологий можно ожидать появления суперкомпьютера в своем кармане.
http://www.ci.ru/inform04_06/pict_ind/nano/gal1.gif


Нано_Еда

Узнать, что такое наноеда и каковы перспективы развития этого направления в науке можно было, побывав на конференции Nano4Food 2005, проходившей недавно в Голландии.

Наноеда — это применение нанотехнологий в пищевой промышленности.

Во-первых, они смогут предоставить возможности мониторинга качества и безопасности продуктов в реальном времени, непосредственно в процессе производства.

Запуск этой технологии на производственных пищевых предприятиях планируется примерно через 4 года.

Также возможно применение нанотехнологий для доставки полезных веществ и лекарств в человеческий организм.

Для этого необходимо изобрести нанокапсулы, которые можно будет внедрять в пищевые продукты.

Пока еще о широком производстве и употреблении наноеды речи не идет, но разработки в этом направлении также ведутся. Например, специалисты из компании Kraft Foods уже разработали проект по созданию интерактивного напитка.

Суть идеи в том, что, покупая абсолютно одинаковые напитки, потребители, управляя наночастицами, смогут менять их вкус, цвет и аромат соответственно своим предпочтениям.

На сегодняшний день объем рынка наноеды не превышает $3 млрд.

Это, в основном, прикладные нанотехнологии, которые можно приспособить под нужды пищевой промышленности. Значит, возможность дальнейшего развития очевидна.

[Angel]

На долю США ныне приходится примерно треть всех мировых инвестиций в нанотехнологии.

Другие главные игроки на этом поле - Европейский Союз и Япония.

Исследования в этой сфере активно ведутся также в странах бывшего СССР, Австралии, Канаде, Китае, Южной Корее, Израиле, Сингапуре, Бразилии и Тайване.

Прогнозы показывают, что к 2015 году общая численность персонала различных отраслей нанотехнологической промышленности может дойти до 2 млн человек, а суммарная стоимость товаров, производимых с использованием наноматериалов, составит, как минимум, несколько сотен миллиардов долларов и, возможно, приблизится к $1 трлн.

Нанотехнологии принято делить на три типа.

Промышленное применение наночастиц в красках для автомобилей и автокосметике - пример "инкрементных" нанотехнологий.

"Эволюционные" нанотехнологии представлены наномерными датчиками, использующими флуоресцентные свойства квантовых точек (диаметром от 2 до 10 нанометров) и электрические свойства углеродных нанотрубок (диаметром от 1 до 100 нанометров), хотя эти разработки пока находятся в зачаточном состоянии.

"Радикальные" нанотехнологии пока что не встречаются, их можно увидеть только в фантастических фильмах.
Стоит также ожидать сближения этих трех технологий.

Однако переход от опытного производства в лаборатории к массовому чреват значительными проблемами, а надежную обработку материалов в наномасштабе требуемым образом все еще очень трудно реализовать с экономической точки зрения.
http://www.ci.ru/inform04_06/pict_ind/nano/material.gif
В настоящее время
наноматериалы используют для изготовления защитных и светопоглощающих покрытий, спортивного оборудования, транзисторов, светоиспускающих диодов, топливных элементов, лекарств и медицинской аппаратуры, материалов для упаковки продуктов питания, косметики и одежды.

Нанопримеси на основе оксида церия уже сейчас добавляют в дизельное топливо, что позволяет на 4-5 % повысить КПД двигателя и снизить степень загрязнения выхлопных газов.

В 2002 году на Кубке Дэвиса (соревнования по теннису) были впервые использованы теннисные мячи, созданные с использованием нанотехнологий.
http://www.ci.ru/inform04_06/pict_ind/nano/funcars_2.gif
В общей сложности, мировая промышленность сейчас применяет нанотехнологии в процессе производства, как минимум, 80 групп потребительских товаров и свыше 600 видов сырьевых материалов, комплектующих изделий и промышленного оборудования.

В США одни только федеральные ассигнования на нанотехнологические программы и проекты выросли с $464 млн в 2001 году до $1 млрд в 2005.

По данным Исследовательской службы Конгресса США (Congressional Research Service), в 2006 году США планируют выделить на эти цели $1,1 млрд.

Еще $2 млрд в 2005 году потратили на те же цели американские корпорации (нанолаборатории создали такие корпорации, как HP, NEC и IBM, университеты и власти отдельных штатов)

[Angel]

http://www.ci.ru/inform14_07/pict/nt/microholas.jpg
Совместная разработка ученых из Берлинского университета, Университета технологий и экономики в Будапеште и Политехнического университета в Риме позволит сохранять до 500 ГБ информации на дисках формата HD DVD или Blu-ray.

Научный проект под названием Microholas Project описывает технологию микроголографической записи, которая основана на наноструктурах внутри диска.

Изюминка нового решения кроется в лазерном луче, который, благодаря технологии мультиплексирования, незначительно меняет длину волны.

В итоге варьирования длин волны HD-диски позволяют хранить до 50 слоев по 10 ГБ данных на каждом.

Для сравнения напомним, что односторонние Blu-ray-диски позволяют хранить до 30 ГБ информации, двухсторонние - в два раза больше,
HD DVD рассчитаны на хранение 15 ГБ данных в случае одностороннего диска и 30 ГБ в случае двухстороннего.

Если получится сделать новую технологию еще более компактной, то на одном диске можно будет сохранить до 1 ТБ данных.

Конденсаторы на основе углеродных нанотрубок
Исследователи из Массачусетского технологического института, возглавляемые профессором Джоэлом Шиндаллом (Joel Schindall), предложили создавать конденсаторы на основе углеродных нанотрубок.

По прогнозам Шиндалла, они смогут обеспечивать энергией электромобили, а спустя десять лет цены на суперконденсаторы станут сопоставимыми с ценами на традиционные аккумуляторы.

[Angel]

http://www.gazeta.ru/files1/2248309/dakl.jpg
Учёные смогли прикрепить наночастицы золота к раковым клеткам, избегая здоровые. Если потом нагреть золото лазерным излучением, оно откроет путь в клетку ионам кальция, а те уничтожат опухоль изнутри.

В последние годы усиленно ведутся работы по применению наночастиц в гипертермии – разрушении раковых клеток высокой температурой. Гипертермия считается одним из наиболее перспективных методов борьбы с раковыми опухолями. Иммунная система человека способна быстро выводить из организма частицы, размер которых превышает 100 нм. Более миниатюрные тела могут задерживаться в организме гораздо дольше, что позволяет надеяться на успех нанонауки в этой области.


Гипертермия

Метод гипертермии, как способ борьбы с раковыми опухолями, известен уже более двух десятков лет. Раковые клетки хуже отводят тепло, а потому «перегреваются» гораздо быстрее здоровых. Этот
Поверхностные мембраны раковых клеток содержат гораздо большее количество рецепторов, нежели мембраны здоровых, что определяет повышенную концентрацию в пораженных тканях искусственно вводимых в организм человека препаратов. На этом принципе основано действие химиотерапевтических методик и применение радиоактивных изотопов. В настоящее время широко распространен метод общей гипертермии, когда тело человека нагревается полностью, или метод локального перегрева, когда используются небольшие подкожные излучатели.


Теперь же настал черед «прицельных» методов гипертермии.

В прессе не раз освещались эксперименты по созданию магнитных наночастиц, нагревание которых осуществляется с помощью электромагнитного излучения.
Выше критической температуры (43С) они переходят в парамагнитную фазу и перестают нагреваться, делая перегрев более безопасным. Последние достижения ученых из Университета Пердью в американском штате Индиана позволят сделать гипертермию еще более избирательным и безопасным методом.

В своей работе исследователи во главе с Цзи Синь Чэном и Александром Вейем сконцентрировали внимание на наночатицах золота, имеющих диаметр около 15 нм и длину около 50 нм.

Главное достижение ученых – это функционализация поверхности золотых наночастиц. Им удалось нанести на поверхность молекулы фолатов – солей фолиевой кислоты, наиболее активно поглощаемой раковыми клетками. Секрет успеха ученые пока не раскрывают.


Рак

принятое в популярной литературеназваниезаболевания,выражающегося в образовании злокачественных опухолей. В медицинской литературе раком называют злокачественную опухоль из эпителиальной ткани. Злокачественные


Такая обработка приводит к тому, что наночастицы преимущественно осаждаются на поверхности больных клеток. После этого пораженный участок тела подвергается лазерному излучению в ближней области инфракрасного диапазона.

Такое излучение легко проникает сквозь кожный покров и мягкие ткани и хорошо поглощается частицами золота, вызывая их быстрый нагрев. Нагретые частицы создают отверстия в мембранах клеток, через которые в их цитоплазму быстро проникают ионы кальция.

Именно присутствие ионов и приводит к резкому росту активности ферментов, содержащихся в цитоплазме клетки, что приводит к «микровзрывам» – на поверхности клеток происходят резкие вздутия, порождающие эффект кавитации. Вскоре после этого клетка погибает.


Таким образом, нагрев наночастиц – это только своеобразный спусковой крючок, который запускает гораздо более сложный химический процесс.

Ученые отметили, что с течением времени наночастицы золота проникают внутрь пораженных клеток.

При этом нагревание с помощью ИК облучения также приводит к их гибели, однако в этом случае не происходит нарушения мембраны, и уничтожение клеточной структуры происходит исключительно за счет термического эффекта.

Учеными отмечено, что для достижения необходимого терапевтического результата необходимо существенно увеличивать мощность излучающего лазера и продолжительность облучения.


Таким образом, именно поверхностная адсорбция наночастиц золота, по мнению ученых, может привести к созданию новой методики борьбы с раковыми опухолями.

Этот способ не требует длительного нагревания, а также позволяет снизить мощность излучения.

Кроме того, научной группой было установлено, что эти же наночастицы могут быть использованы для мониторинга распределения опухолей в организме и позволяют в реальном времени следить за движением препарата по организму.

Метод двухфотонной люминесценции, успешно примененный Чэном, позволяет с большей контрастностью по сравнению с традиционными оптическими методами «высветить» частицы, а кроме того, получить картинку элементарно большего размера.

На данный момент трудно делать предположения, насколько быстро данная методика войдет в клиническую практику.
Однако в любом случае понятно, что новый механизм разрушения клеток с помощью ионов кальция гораздо эффективнее обычного нагрева.
Куда проще открыть врагу городские ворота, чем в одиночку сражаться с защитниками города.

[Angel]

(О нано-папе всех бомб, которая тоже отечественного пр-ва пока помолчим)
Нано в зубной пасте. В зубной пасте - мы такмо впереди планеты всей

Оказывается, уже сегодня наномедицинские технологии применяются в России, хотя в Европе и Америке о них пока только фантазируют.
Причём у нас нанопрепараты доступны наряду с обычными лекарствамиБольшинство публикаций, посвящённых нанотехнологиям, рассказывают о поразительных проектах далекого будущего. Чего там только нет: и нанороботы снуют по системе кровообращения, и любые органы выращиваются на заказ.

Только вот появится такая чудо-медицина, к сожалению, очень и очень нескоро, думаем мы. А зря. Немногие знают, что наномедицина, оказывается, уже вовсю работает в России.

Именно в нашей стране разработаны и реализованы в производстве молекулярные комплексы, которые уже сейчас применяются в методах восстановлении костных тканей (Клиника Елизарова) и в стоматологиии (продукты VIVAX Dent).

Как же это возможно? Как случилось, что Россия и в этой, названной самой перспективной областью человеческих знаний в XXI веке, оказалась лидером?
Секрет в том, что часть работ закрытых военных лабораторий СССР теперь направлена на мирное применение.
Стратегия нашего государства в области научных разработок изменилась, и нынче в России нужны не только супер-солдаты, выживающие и побеждающие в экстремальных условиях, губительных для человеческого организма, но и просто здоровые, сильные мужчины и женщины, способные жить долго и счастливо.

Как они работают?
В основу новой области знаний легли исследования разрушения и восстановления молекулярных комплексов клеток наиболее важных тканей организма человека.
Ученные выяснили поразительную способность поврежденных молекул восстанавливаться после «напоминания» им о форме и строении здоровой молекулы данного вида ткани.
Это фундаментальное открытие было сделано учеными Санкт-Петербургского Института Биорегуляции и Геронтологии Северо-Западного отделения РАМН.На основе результатов исследования российские специалисты сконструировали эталонные молекулы «коротких пептидов» для разных видов тканей — для желез иммунной системы, костной и мышечной ткани, ткани глаз и полости рта.

Вскоре было налажено нанопроизводство этих комплексов, проведены клинические испытания.
Самое поразительное, пожалуй, качество таких препаратов заключается в том, что они беспрепятственно проникают в организм, находят повреждённый орган и «информируют» молекулы тканей о том, какими они должны быть.
Причём даже после такого «напоминания» клетки сохраняют способность к регенерации: организм включает неиспользованные резервы и самовосстанавливается.

Открытие хотели «закрыть»

Уникальные достижения российских учёных признали крупнейшие мировые научные форумы в Швейцарии и США, однако упоминания об этом сразу же закрыли.
Мол дружба дружбой, а табачок врозь: ведь рынок лекарственных препаратов слишком лакомый кусок, чтобы делиться. Еще пару десятков лет назад это означало бы, что до аптек и больниц открытия не дойдут никогда.

Но сегодня Россия — это другая страна, и поэтому найдены инвестиции, найдены партнеры и первые препараты информационной наномедицины уже в продаже. Санкт-Петербургский Институт Биорегуляции и Геронтологии Северо-Западного отделения РАМН и Академия Научной Красоты испытали и вывели на рынок линию продуктовVIVAX Dent (ВИВАКС-ДЕНТ), среди которых зубные пасты, и бальзамы для полости рта.
Как признаются сами разработчики линии, должное нужно отдать не только медикам, но и партнерам, которые смогли кратчайшим путем доставить новейшие препараты тем, кто нуждается в помощи.
Зубная паста и бальзамы линии ВИВАКС-ДЕНТ быстро прошли испытания в Санкт-Петербургском Городском Пародонтологическом Центре ПАКС при СПбГМУ им. акад. И. П. Павлова и сейчас предлагаются без всяких возрастных ограничений.
Только вот останавливаться и тормозить нашим ученым и предпринемателям нельзя: рынок не позволит этого. Остаться лидером труднее, чем стать им.

Мария Кремнева

[Angel]

http://rh.foto.radikal.ru/0707/6e/068352fedc34.jpg
Американские исследователи готовы использовать нанотехнологии в борьбе с аллергией. По их данным, наночастицы из атомов углерода способны значительно снизить активность клеток, запускающих аллергическую реакцию.

Иммунологи из Университета Вирджинии в Ричмонде попытались использовать в медицинских целях фуллерен-60. Это соединение, молекулы которого состоят из 60 атомов углерода, образующих трехмерную структуру, напоминающую по форме футбольный мяч. Фуллерены применяются в производстве сверхлегких и сверхпрочных материалов с необычными химическими и оптическими свойствами.

Поскольку фуллерен-60 плохо растворим в воде, его молекулы модифицировали с помощью дополнительных химических групп, формула которых пока сохраняется в тайне.

Исследователи экспериментировали с колониями так называемых тучных клеток человека и мышей. Эти клетки в больших количествах содержатся в лимфатических узлах, селезенке и костном мозге. При контакте с аллергенами они начинают активно вырабатывать гистамин – биологически активное вещество, участвующее в запуске аллергической реакции.

Как показали эксперименты, добавление модифицированного фуллерена-60 сокращало продукцию гистамина в колонии клеток приблизительно в 50 раз. Аллергическая чувствительность также значительно сокращалась у подопытных мышей, получавших инъекции этого соединения. При этом, вопреки опасениям исследователей, не было выявлено каких-либо признаков токсичности использовавшегося в эксперименте наноматериала.

Механизм антиаллергического действия наночастиц до конца не ясен. По словам ведущего автора исследования профессора Криса Кипли (Chris Kepley), молекулы фуллерена-60 обладают высоким сродством к электронам, а значит, должны активно связывать свободные радикалы, высокие уровни которых провоцируют развитие аллергического ответа.

Как бы то ни было, Кипли уверен, что полученные его группой результаты можно использовать в борьбе с аллергией, а также, возможно, и с целым рядом воспалительных и аутоиммунных заболеваний. В настоящее время ученые занимаются поиском источников финансирования для первых клинических испытаний новой методики лечения.

[Angel]

Датчики, способные передавать из глубины организма параметры кровяного давления или иные данные, теперь могут быть столь малы, что для них оказываются слишком велики даже самые крошечные батарейки традиционного типа. К счастью, нанотехнологии позволили создать микроскопические генераторы, вырабатывающие ток.
Очередное чудо нанотехнологий держит пинцетом профессор Чжун Линь Ван (Zhong Lin Wang) из технологического института Джорджии (Georgia Tech). Тонкая таблеточка, главная, рабочая часть, которой — это квадратик с поперечником в пару миллиметров, способна выдавать электричество, собирая вибрацию из окружающей среды. Пусть мощность устройства измеряется пиковаттами — для целей авторов аппаратика этого достаточно.
http://www.membrana.ru/images/articles/1176124127.jpeg
Масса разных электронных приборчиков (вроде медицинских датчиков внутри тела, или датчиков внутри сооружений) нуждается в чрезвычайно компактных почти вечных источниках питания. Где их взять? Наногенератор (Nanogenerator), который создал Линь Ван и его коллеги, может оказаться ответом. Если только преодолеет период "детских болезней".
В основе генератора — мириады нанопроводков из оксида цинка. Они являются одновременно и полупроводниками, и пьезоэлектриками. Так что если их слегка согнуть и отпустить — генерируют импульс тока.
Сейчас, как оценивает Линь Ван, в выработке тока участвуют от 250 до 1 тысячи нанопроводков, что составляет лишь 1% от общего их числа. Увы, учёные не научились ещё выращивать эти самые проводки строго одного размера (длиной в микрометр), да ещё и так, чтобы все они шли параллельно друг другу и равномерно размещались на подложке.

[Angel]

http://www.membrana.ru/images/articles/1170435175.jpeg
Мистика не чужда точной науке. Даже физики порой вынуждены прибегать к помощи оккультных сил. Набравшись смелости и начитавшись об одном таинственном существе почти полуторавекового возраста, учёные взялись за работу и — изумлённым исследователям явился демон! К счастью, ситуацию удалось удержать под контролем.
Природа горазда на всякие технологические чудеса. Она часто использует в важных биологических процессах механизмы, которые можно назвать молекулярными двигателями. Эти "естественные моторы" вдохновляют учёных на создание чего-то похожего в своих лабораториях.

Однако сотворить такие устройства на молекулярном уровне не так просто. Тепловая энергия в микромире проявляет себя не так, как в привычных нам макроусловиях. На микроуровне тепло превращается в кинетическую энергию мельчайших частиц, которые постоянно дёргаются, находясь в непрерывном броуновском движении.

Темп этих перемещений столь велик, траектория молекул из-за постоянных столкновений так непредсказуема, а их самих так много, что эти частички схватить не удастся никаким пинцетом. Однако контролировать движение молекул в некоторых случаях учёным очень хотелось бы. Проблема эта достаточно давняя и беспокоит умы с середины XIX века, хотя значительных прорывов в этой области было сделано мало.
http://www.membrana.ru/images/articles/1170435175-0.jpeg
Скорость движения молекул связана с теплотой. Если у учёных появится возможность управлять ими, то, значит, они смогут управлять и температурой различных систем.
Размышляя над такими проблемами, английский физик Джеймс Клерк Максвелл (James Clerk Maxwell) предложил простой способ "администрировать" поведение молекул. Речь идёт всего лишь о мысленном эксперименте, который, правда, оставил огромный след в науке и вошёл во все учебники физики.
Придуманная Максвеллом система состоит из двух сосудов, наполненных газом и сообщающихся между собой. Отверстие, которое соединяет ёмкости, может закрываться и открываться с помощью очень лёгкой затворки, которой управляет демон (этого мистического субъекта пришлось допустить в теорию). Правда, что это за демон, откуда он и как его зовут — не уточнялось, поэтому впоследствии (для соблюдения научной последовательности) демона так и прозвали – демон Максвелла.

Демон должен следить за тем, какие молекулы в результате своего хаотического движения подлетают к отверстию. В зависимости от их скорости демон открывает заслонку, "сортируя" молекулы так, чтобы в одном сосуде оставались "холодные" (медленные), а в другом – "горячие" (быстрые).
Химики университета Эдинбурга (University of Edinburgh) из исследовательской группы Дэвида Лея (David A. Leigh) создали молекулярную машину, принцип действия которой основан на работе такого демона.
Эта наномашина представляет собой ротаксан. Ротаксаны – это молекулярные структуры, состоящие из замкнутой циклической молекулы, нанизанной на линейную молекулу, у которой на концах имеются объёмные группы, которые не дают кольцевой молекуле соскочить. В последнее время эти структуры стали пользоваться большой популярностью в различных нанотехнологических экспериментах (например, мы рассказывали о солнечном моторе на основе ротаксана).
Как правило, в предыдущих опытах использовались перемещения молекулы-кольца. Это движение имеет случайный характер, и теперь учёные решили придумать способ как-то им управлять. Для этого они сделали несколько модифицированный ротаксан.
Во-первых, в линейную молекулу "вставлена" молекула углеводорода стильбена. Стильбен разделяет молекулу на две части и служит своего рода воротами (об этом дальше).
Кроме того, в каждом отсеке линейной молекулы есть "липкое место" – область, к которой молекула "прилипает", то есть выше вероятность обнаружить её именно там. Причём в одном "куске" молекулы этот участок находится ближе к воротам, а в другом – ближе к концу.
Плюс к этому, система способна реагировать на свет.

http://www.membrana.ru/images/articles/1170435175-3.jpeg
Если таким образом равновесие будет смещено, скажем, в большом количестве ротаксановых структур, то сдвиг будет очень заметен. А итог – тот самый, который Максвелл предсказал только теоретически – нарушение Второго закона термодинамики: одна часть системы станет холоднее другой.
А одна художница, вдохновившись демоном Максвелла-Лея, решила возложить на него ответственность не только за ворота, но и за кольца. Вот такой симпатяга
http://www.membrana.ru/images/articles/1170435175-4.jpeg
Впрочем, со столь скоропалительными выводами торопиться не будем. В формулировке закона говорится о невозможности перехода, происходящего спонтанно. То есть – без дополнительного подведения энергии.
А в данном эксперименте некий расход энергии был – световое излучение. Так что за термодинамику можно быть спокойным – она осталась целой и невредимой.
К тому же, реализованный проект даже не очень-то похож на вечный двигатель – как никак, достигнутое соотношение энергии между двумя частями ротаксанов в среднем составляло 7:3, не более. Это, конечно, очень впечатляющее значение для экспериментальной физики, но далёкое от всякой фантастики. Что ж, возрадуемся снова: и на этот раз никаких посягательств на классическую физику не случилось.
При этом интересно, что поведение разработанной системы описывается моделью с демоном Максвелла. Пусть и не со всемогущим, но зато с тем самым, о котором великий физик рассказывал в XIX веке.

[Angel]

http://www.membrana.ru/images/articles/1169225803.gif
Мелких ходоков научили таскать молекулярные тяжести
Эти человечки, бегающие по медному полю, — не настоящие люди. А грузики в их руках почти ничего не весят. И, тем не менее, эти персонажи очень интересны и необычны, ведь это не люди, а всего лишь молекулы. Пока что они умеют очень мало, но это временно – на свете есть энтузиасты, которые вот-вот научат их уму-разуму.

Очередной герой "по имени" C14H8O2 (это молекула антрахинона, вещества использующегося при изготовлении красителей) бегает по медной поверхности. Если ему на пути подсунуть молекулы диоксида углерода (CO2), то он может их подобрать. Ведь у него не только пара ног, позволяющих шагать, но и пара рук, в которые он может смело взять по молекуле. Разумеется, руки – это не руки, а ноги – это не ноги, а всего лишь части молекулы, но они неплохо выполняют функции этих конечностей.
Интересно, что дальше наш скромный персонаж будет вести себя вполне по-человечески: задание есть задание, и, подняв с земли, то есть с медной пластины, молекулы CO2, он пойдёт дальше.
http://www.membrana.ru/images/articles/1169225803-0.gif
Причём, характер движения будет полностью зависеть от нагруженности: если антрахинон прихватил с собой одну штуку, то идти станет тяжелее и скорость замедлится. А если молекулы будут в обеих руках, то и подавно придётся еле-еле ползти. Но всё так же по прямой, никуда не сворачивая, – а куда деться?
Бартелс рассказал, почему происходит такое замедление: "Прикреплённая молекула CO2 требует от носильщика вдвое большей энергии, две – втрое большей". В общем, всё так же, как у людей. Ну, почти.
Раньше молекулы в опытах Бартелса просто ходили на двух ногах
А вообще, такая картина очень напоминает то, что бывает в природе. Бартелс приводит простое известное сравнение: в человеческом теле происходит очень похожая транспортировка — молекулы гемоглобина тоже берут молекулы кислорода и доставляют их к органам, чтобы снабдить их этим необходимым элементом.
Вот такое у Бартелса занятие – очеловечивать молекулы. И подобными делами учёный увлекается давно.
http://www.membrana.ru/images/articles/1169225803-1.gif
В 2005 году он работал с молекулами CO на такой же медной, тщательно отполированной подложке. Он обнаружил, что на этой поверхности молекулы ведут себя по-разному, причём их динамика зависит только от взаимодействий между собой, но никак не от медной пластины.
Кроме того, учёный заметил, что молекулы CO в этих опытах по-разному притягиваются и отталкиваются в зависимости от расстояния между ними. В результате этого их перемещение оказывалось ограниченным и состояло в том, что они стали двигаться друг вокруг друга. По утверждению Бартелса, это не что иное, как танец. Но это условное сравнение – в том опыте ног у молекул ещё не было.
После другого эксперимента Бартелса, ещё больше "расшевелившего" микромир, молекулы начали ходить уже на ногах. А теперь они ещё и носят грузы.
Раньше Бартелс заставлял свои молекулы вот так танцевать
Комментируя этот беспрецедентный опыт в области молекулярных машин, Бартелс сказал, что данные эксперимента свидетельствуют о надёжности такого крошечного транспорта. По утверждению доцента, ходячие молекулы, таскающие грузы, в будущих молекулярных механизмах будут играть такую же роль, какая сейчас принадлежит, например, конвейерам современных заводов.
Заглядывая в будущее, учёный рассказывает о том, что он вместе со своей исследовательской группой планирует сделать ещё более впечатляющие шаги. В частности, он хочет научить молекулы не только двигаться прямо, но и обходить препятствия, а также испускать фотоны, чтобы давать какие-то сигналы о своей работе.
Ну, а пока есть молекулярные люди только с руками и ногами. Интересно, скоро ли это открытие Бартелса приведёт к сотворению более способного молекулярного человечества?

сперто (http://www.membrana.ru/articles/inventions/2007/01/19/194600.html)

[Angel]

http://www.membrana.ru/images/articles/1142614758.jpeg
Вот тебе и пожалуйста. Ещё вчера наносборка казалась сложной процедурой по принципу "атом за атомом". К тому же – весьма дорогостоящей: собирать приходилось в вакууме или при чрезвычайно низких температурах. А теперь выяснилось, что всё гораздо проще и дешевле — учёный научился сгибать ДНК как бумагу.
Молодого исследователя-первооткрывателя зовут Пол Роземунд (Paul W.K. Rothemund). Вместе с коллегами по группе он изучает ДНК и природные алгоритмы (DNA and Natural Algorithms Group) в Калифорнийском технологическом институте (Caltech).
Согласно недавней публикации в журнале Nature, Роземунд называет своё изобретение "ДНК-оригами" ("DNA origami") и может создать из молекулярных цепочек любую двухмерную фигуру. Это Пол уже доказал на практике, явив миру несколько своих "художественных работ".
Прежде всего, это карта обеих Америк в масштабе 1 к 200 триллионам. Всё западное полушарие заняло меньше места, чем бактерия, а 50 миллиардов копий этой карты могли бы соответствовать одной капле воды. "Я хотел сделать карту всего мира, но мне не хватило времени, — сокрушается учёный. — Из-за этого я чувствую себя ужасно".
http://www.membrana.ru/images/articles/1142614758-0.jpeg
Роземунд огорчается напрасно – его, сделанная из ДНК карта на сегодняшний день является самым большим и самым сложным объектом наномасштаба, созданным в лаборатории.
Всего же группа Пола сделала с десяток разнообразных форм, включая схематическое изображение двойной спирали, снежинку, цветок, пятиконечную звезду и смайлик.
По словам исследователей, для создания каждой формы требуется месяц планирования и несколько часов непосредственно на изготовление.
http://www.membrana.ru/images/articles/1142614758-1.jpeg
Что ж, перейдём к процессу производства. Сначала Роземунд вычерчивает форму на листе миллиметровки — непрерывной линией рисует подобие лабиринта. После этого "картинка" загружается в компьютер, который высчитывает, сколько понадобится материалов, и каков их химический состав.
Затем начинается строительство на подложке. Исследователи берут распутанные нуклеотидные нити, добавляют небольшое количество соли и близкую к точке кипения температуру. В конце концов, элементам ДНК разрешают медленно охладиться, что означает — самостоятельно собраться в заданную форму.
Хотя команда Роземунд пока создаёт только двухмерные структуры, Пол говорит, что с 3D-формами не должно возникнуть никаких проблем. Таким образом, новая техника может стать важным инструментом для строительства наноустройств в тысячи раз меньше диаметра человеческого волоса.
"Да, пока это лишь художественные работы, — соглашается Роземунд, — но мы верим, что раз уж нам удалось создать из ДНК формы, то получится и сделать с ними что-нибудь полезное. Кроме того, по пути мы узнаём много нового о самой структуре ДНК".
Учёный надеется, что его метод найдёт применение в электронике, медицине и молекулярной биологии. Одна из потенциальных возможностей — сделанная в наномасштабе "клетка", в которой фармацевты, испытывающие новые препараты, могли бы изолировать ферменты, пока они не будут готовы к "подключению" или "отключению" других белков.
http://www.membrana.ru/images/articles/1142614758-3.jpeg
"В этом исследовании Пол добился нескольких необычных "впервые для человечества", — убеждён Уинфри. — В одной типичной реакции он может сделать приблизительно 50 миллиардов смайликов. Я думаю, что это — самое сконцентрированное счастье из всех когда-либо созданных".
"В некотором смысле он революционер, — подтверждает Симэн. — Его работа, конечно же, изменит те способы, с помощью которых люди делают вещи".