Нанотехнологии

Подумайте, как часто в повседневной жизни вы сталкиваетесь с лазерами? Конечно, многие вспомнят и лазерные принтеры, и указки, и шоу, и, в конце концов, гаджеты из научной фантастики. В ИТМО есть целое подразделение, которое занимается лазерными технологиями для вполне понятных и повседневных целей: от обработки металлов до лечения грибка ногтей. 

В этой статье расскажем подробнее о проектах, над которыми работает Институт лазерных технологий, а заодно о том, как выглядит типичный путь студента, заинтересовавшегося лазерами или их практическим применением.

Самая маленькая и самая медленная, но вместе с тем невероятно интересная гонка вернулась спустя 5 лет. 24 марта 2022 года учёные из Германии, Испании, Японии, Франции и других стран выясняли, у кого получился самый быстрый нанокар (транспортное средство, каждое из которых представляет собой единственную молекулу, состоящую приблизительно из сотни атомов). Как прошла гонка Nanocar Race II и что это вообще такое — в материале Cloud4Y.

• Учёный в интервью оговаривается, что «длина Планка — это минимальное значимое расстояние», что является сильным упрощением.
• Журналисты и популисты передают фразу дальше, пока она не деформируется в «длина Планка — это как размер пикселя для Вселенной», что неверно.
• Учёные замечают ошибку и начинают поправлять, чтобы устранить недоразумение: «Планковская длина не похожа на размер пикселя для Вселенной. Это как раз тот масштаб, где квантовая гравитация становится актуальной». Что, безусловно, правильно, но…
• Научпоп пережёвывает это, пока понятие не трансформируется в «планковская длина никогда не была минимальным расстоянием, это заблуждение. Это просто масштаб, на котором наши нынешние теории разрушаются, и ничто не указывает на то, что мы не можем достичь меньших масштабов». Это звучит разумно, но неверно.

Удивительным образом на Хабре оказалась не затронута одна из крупнейших околокосмических новостей уходящего января: в Китае была создана микрогравитационная камера высотой 60 см, гравитация в которой уменьшена в 6 раз относительно земной. Этот симулятор, возведенный в городе Сюйчжоу, оборудован мощными магнитами. Установка работает по принципу, предложенному еще в 2000 голландским физиком российского происхождения Андреем Геймом. Впоследствии, в 2010 году, Гейм получил половину Нобелевской премии по физике за исследование свойств графена, а в 2000 году был удостоен Шнобелевской премии за то, что при помощи магнитной левитации поднимал в воздух подопытных лягушек. Тот же самый принцип действует и в новоиспеченной китайской «микролуне». Пока камера настолько мала, что человек в ней просто не помещается, тем более – в скафандре. Китай, планирующий в 2030 году отправить на Луну пилотируемую экспедицию, пока тестирует в этой камере приборы и простейшую физику. Лиха беда начало.

Сначала я думал написать именно об этой конструкции, но в итоге у меня получилась статья, которая рассказывает не о самой китайской микролуне, а о феномене микрогравитации и его важности в прикладной науке. Микрогравитация всегда оставалась не только драгоценным, но и короткоживущим ресурсом, а важность условий микрогравитации для развития науки сложно переоценить. Именно об этом и пойдет речь в статье.

Мне давно хотелось посвятить одну из статей такой теме, которая при поверхностном ознакомлении напоминает об «игнобелевской премии», но на самом деле обладает большим практическим потенциалом, в том числе, в промышленных масштабах. И вот такая тема нашлась. В моем блоге я не раз обращался к бионике и даже (немного) к биоинформатике, но сегодня тема будет по-настоящему экстравагантной.

Уже поставлены первые удачные опыты по производству сверхпрочной паутины с включением графена и нанотрубок. Для этого достаточно поить пауков водой с содержанием графена. Этот опыт в 2015 году провела группа ученых под руководством Николы Пуньо (Nicola Pugno) в университете итальянского города Тренто. Графен и нанотрубки включаются в состав паутины, и такие паучьи нити получаются как минимум впятеро прочнее обычных. Они даже выдерживают вес взрослого человека. Опыт был поставлен в 2015 году, о чем даже была новость на Хабре – на чем тема и показалась исчерпанной (пошутили про хоббитов и Унголианту). На самом же деле, работа Пуньо заострила внимание на том, что паутина, а также нити шелкопрядов демонстрируют более широкое свойство метаболизма членистоногих: их ткани легко интегрируются с металлами и даже полупроводниками, что позволяет разрабатывать совершенно новые материалы и датчики. Далее я расскажу, какие достижения в этой области бионики получены к настоящему времени.

Введение.
«Вперед и вверх, а там…, ведь это наши горы (знания) - они помогут нам». В.Высоцкий

С того времени, как человек получил возможность называться разумным, его постоянно донимал вопрос: как избежать смерти? Не то чтобы люди жаждали бессмертия, они просто не хотели умирать. Однако ни молитвы, ни махинации знахарей-алхимиков не помогали. Победа над смертью казалась всё более недостижимой, и к началу 21-го века даже самые отчаянные фантазёры мечтали разве что об увеличении продолжительности жизни. 

И вот, когда надежда, казалось бы, окончательно увяла, тема вечной жизни вновь обрела актуальность. Взрывное развитие биофизики и робототехники обозначило пути достижения бессмертия совершенно отчётливо.

Если вы — представитель моего поколения, и еще помните, что такое «ждать неделю, пока будет этот фильм по РТР» — то, вероятно, вас в детстве тоже интересовал вопрос «Как уничтожить Т-1000». Еще в школе друг сказал мне: «Тебе показали первого Терминатора, чтобы ты понял второго». Сейчас уже не могу сказать с уверенностью, но, наверное, именно терминатор Т-1000 впервые подтолкнул меня к мысли о том, что химия – это надстройка над физикой, а серебристые ковкие и плавкие металлы на самом деле очень разные. Но Т-1000, конечно, не просто жидкий металл. Он воплощает, как минимум, три технологических вектора, о которых мы и поговорим ниже: 1) создание миметических полисплавов («mimetic polyalloy»), 2) химические, электропроводные и теплопроводные свойства жидкого металла, 3) роевая робототехника в экстремально миниатюрном представлении. В этой статье (и, надеюсь, в комментариях тоже) мы постараемся не вдаваться в натяжки и сюжетные ходы франшизы, которая, все-таки, является художественным произведением, а не техническим заданием – и обсудим, какие технологии из проекта Т-1000 по капельке перетекают в реальность.

Все чаще в обсудениях, посвященных внедрению все более мелких техпроцессов изготовленя СБИС, всплывает тема рентгеновской литографии. Тема довольно сложная, и запутанная, особенно если обсуждать вопрос "кто кого родил - Cymer или ASML. Но этот пост совершенно не про историю.

Так уж получилось, что последние 20 с лишним лет я занимаюсь исследованием и изготовлением многослойных периодических покрытий, являющихся ключевым элементом многих рентгенооптических приборов, включая EUV степперы, активно внедряемые в производство. Вот об особенностях изготовления таких покрытий я и хочу рассказать.

Из года в год микроскопические исследования становятся более доступными и понятными для широкого круга пользователей. Производители делают упор на удобство и простоту интерфейса, в то же время расширяя набор функций для проведения более точных и качественных исследований.

В этом обзоре мы рассмотрим применение электронного сканирующего микроскопа JEOL JCM-7000 от Nikon и Jeol на практике.

В более ранних публикациях (здесь и здесь) я рассказывал о некоторых направлениях исследований, связанных с инженерными разработками на основе клеточной биологии, и о других проектах, в том числе, генно-инженерных, объединяемых новомодным термином «wetware» (по аналогии с hardware и software). Я сосредотачивался на переориентации клеточного метаболизма с получением на выходе полезных материалов или энергии. На фоне этих выкладок потерялась еще одна интереснейшая тема – биохимическая коммуникация и возможности ее применения. Уважаемые читатели Хабра наверняка согласятся, что в системе, предназначенной для управляемого обращения с информацией, важны не только ввод/вывод, хранение и обработка данных, но и передача этих данных, то есть, коммуникация.

Подсказка: сделать все маленьким.

Вступление

Всем привет. По образованию я инженер по эксплуатации летательных аппаратов и авиационных двигателей, но в данной статье я опишу как сделал небольшой электродвигатель на сверх проводниках и поэтому мое вступление прошу принять как оправдание к тому, что в разработке и изготовлении электродвигателей я не обладаю достаточной компетенцией и опытом, но все-же я его сделал.

Узнать замечательное слово «ретрофутуризм» и даже прочесть эту статью мне довелось уже в бытность активного существования хаброблога, когда под моим последним январским постом развернулась дискуссия об осуществимости и целесообразности воздвижения сферы Дайсона. Немного разочаровавшись реакцией на тот пост, я отложил в долгий ящик обзорную статью о технологии и применении космического лифта, но вот и она дождалась своего часа. Во многом я нашел нужные мысли и слова, готовя материал о фуллеренах и, соответственно, освежив знания об углеродных нанотрубках. Поэтому вас ждет пост, категорически не относящийся к научной фантастике.

Я подумывал написать большую статью об аллотропии, вдохновившись успехом поста об оловянной чуме. Но, все-таки, эта тема слишком обширна и лучше удалась бы профессиональному химику. Поэтому ограничусь рассказом о моей любимой аллотропной модификации углерода – фуллеренах. Фуллерен весьма популяризован, но пишут о нем преимущественно одно и то же. В 2010 году, когда исполнилось 25 лет со дня практического открытия этой молекулы, писали о ней много, а сейчас уже подзабыли – по-моему, совершенно зря.