Журнал "Компьютерра" №770

В последние годы методы щадящей хирургии обрели популярность у врачей и, разумеется, у пациентов. Вместо большого разреза теперь применяют специальные катетеры - тонкую трубку вводят через крупные сосуды и производят необходимые манипуляции без серьезного хирургического вмешательства.

Однако далеко не всегда с помощью катетера можно достать до нужного места - например, чтобы удалить сузившие сосуд атеросклеротические бляшки: путь может быть слишком длинен и извилист или сосуды окажутся слишком тонкими. В этом случае идеально подошли бы миниатюрные роботы, управляемые хирургом. Но они должны уметь перемещаться достаточно быстро, чтобы противодействовать току крови, а для этого нужен мощный и эффективный мотор.

Похоже, австралийцам удалось вплотную подойти к решению этой задачи. Для перемещения роботов они предложили конструкцию ультразвукового пьезомотора, диаметром 250 мкм, способного вращать похожий на жгутик бактерии винт со скоростью 1300 оборотов в минуту, развивая мощность четыре микроватта. Это примерно в пять раз меньше, чем необходимо для движения против тока крови, но экспериментаторы уверены, что их конструкция обладает большим потенциалом.

Собственно пьезомоторы были разработаны еще в восьмидесятые годы прошлого столетия и сегодня широко применяются, например, для перемещения линз фотообъективов. Но такой маленький моторчик еще никто не использовал. Австралийский агрегат состоит из цилиндрического статора со спиральной канавкой и прижатого к его торцу пьезокристалла; с другого торца статор упирается в ротор. На пьезокристалл подается переменное напряжение частотой 660 кГц, заставляющее кристалл колебаться и периодически толкать статор. Тот начинает двигаться взад-вперед и одновременно слегка поворачиваться туда-обратно из-за наличия спирального разреза. Причем собственные частоты колебаний статора подобраны так, чтобы его конец, вращаясь в одном направлении, прижимался к ротору, а при обратном ходе от него отходил. Таким образом, благодаря трению, статор приводит во вращение ротор, соединенный со жгутиковым винтом.

Ученые надеются, что им удастся значительно увеличить мощность и эффективность своего мотора, а использующие его миниатюрные роботы, возможно, будут лечить больных уже через десяток лет. ГА

Графан Графенович

Физикам из Университета Манчестера, при поддержке коллег из Голландии и России, удалось впервые синтезировать новый удивительный материал графан - лист графена, к каждому атому углерода которого присоединен один атом водорода. Свойства графана делают весьма заманчивым его использование в электронике и водородной энергетике.

Графен - надежда наноэлектроники - был открыт той же манчестерской командой в 2004-м и с тех пор не сходит со страниц научных журналов. А стабильность графана была предсказана теоретиками из Пенсильванского университета на основе компьютерного моделирования пару лет назад. С тех пор этот материал не раз пытались синтезировать, но без особого успеха. Дело в том, что для присоединения водорода к графену необходимо сначала разбить его молекулу на атомы.

А для этого обычно требуется высокая температура, которая разрушает даже прочную гексагональную структуру графена.

В Манчестере нашли способ обойти эту проблему, применив для разрушения молекул водорода электрический разряд.

Исследование электрических и структурных свойств графана показало, что в нем, в согласии с предсказаниями теоретиков, к каждому атому углерода присоединен один атом водорода.

При этом гексагональная структура графена не нарушается, но атомы углерода немного разворачиваются и сближаются друг с другом, вылезая по разные стороны от плоскости графена.

Эти изменения превращают графан в хороший диэлектрик. При нагреве графана водород улетучивается, и первоначальная структура графена полностью восстанавливается.

Благодаря своим свойствам и малой массе, графан поможет решить проблему хранения водорода. А это, как известно, главное препятствие, стоящее на пути зарождающейся водородной энергетики. Но самым интересным представляется его использование в графеновой электронике. Теперь ясно, что если присоединить водород в нужных местах графенового листа, то удастся превратить его в диэлектрик. То есть с помощью водорода на графене можно рисовать электронные схемы. Плохо, однако, что это придется делать сразу с двух сторон полотна.

Но пока главное - принцип: вместо примесей, которые добавляют в кремний, чтобы изменить его электронные свойства, в графеновой электронике, по всей видимости, к листу углерода будут присоединять подходящие атомы. И, возможно, если водород заменить каким-то другим элементом, то достаточно будет нанести его только с одной стороны листа.

Уже первые эксперименты с графаном дали повод для оптимизма. Но предстоит еще много работы, прежде чем удастся сделать хотя бы обоснованные прогнозы о будущем этого материала. ГА

Понимать необязательно