Изучена физика лопающихся пузырей (www.membrana.ru)

Изучена физика лопающихся пузырей (www.membrana.ru)
[email protected]
Выпуск № 133
Три года ушло у Джеймса Бёрда (James Bird) и его коллег из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук (Harvard SEAS) на изучение лопающихся пузырей. Результат – статья в
Nature и годовой контракт с Национальным научным фондом США (NSF).
Не всем учёным для совершения научных открытий требуются дорогущие ускорители частиц, отмечает Nature. Некоторым достаточно мыльного раствора, обычной соломинки для коктейлей и немного внимательности, чтобы заметить,
что происходит с полусферическими пузырями, когда они лопаются. Так Бёрд, оказавшись не в состоянии объяснить наблюдаемое явление с точки зрения науки, принялся его исследовать, надувая пузыри и снимая их на высокоскоростную
видеокамеру. Оказалось, что, взрываясь, оболочка пузыря схлопывается сама на себя, образует воздушный "пончик", который затем рвётся на составляющие (замедленное видео здесь – MOV-файл).
Дело было за малым: на основе наблюдений построить модели и общую теорию. Учёные определили, что на разОказывается, вместо того рыв пузыря влияют три фактора: поверхностное натяжение оболочки, инерционные свойства жидкости и давление газа
чтобы просто исчезнуть,
внутри. В зависимости от этих параметров при взрыве могут образоваться два воздушных кармана вместо одного, а знабольшой мыльный пузырь
разрывается на кольцо ма- чит, ещё больше дочерних пузырей или же только "мокрое место".
Необычным знаниям наверняка найдётся применение, не зря же Бёрда попросили продолжить работу в этой обленьких. Не понятно, как
раньше никто этого не за- ласти. Расчёты пригодятся климатологам и инженерам прометил.
мышленных предприятий, а ещё пузыри мешают стеклодувам и фабричному производству предметов из стекла. Разобравшись с их образованием и поведением, можно получить значительную выгоду.
Когда авторы работы стали присматриваться к поведению пузырей в самых разных ситуациях,
они очень скоро заметили, что описанное явление очень распространено. Причём не важно, о
каком начальном материале идёт речь, будь то вода или в тысячи раз более вязкие жидкости.
На снимке: пузырь из смеси воды и глицерина. Красной линией показана первоначальная
"граница" (фото Nature).
При разрыве основного пузыря на его бывшей границе рождается целая цепочка дочерних пузырьков. Кстати, они тоже
могут развалиться на более мелкие (фото James Bird/Harvard
School of Engineering and Applied Sciences).
Получен органический металл из фуллеренов (www.membrana.ru)
Органический кристалл, обладающий свойствами металла, создали материаловеды Института проблем
химической физики РАН, университетов Киото (Kyoto University) и Мэидзё (Meijo University). В основе разработки –
фуллерены.
В том, что сферы из атомов углерода обладают необычными свойствами, учёные почти за 30 лет со дня их
открытия успели убедиться не раз и даже не два. В этот раз россияне и японцы собрали из них структуру со свойствами металла, при этом не добавляя ни единого атома самих металлов (не то что раньше).
Дмитрий Конарев, Гундзи Саито (Gunzi Saito) и их коллеги решили создать своеобразную соль фуллерена
C60, но собрать её исключительно из атомов углерода, водорода и азота. Для этого они использовали три компонента: анионы фуллереновых "мячиков", в качестве катионов – положительно заряженные органические молекулы, а также большие нейтральные органические молекулы как каркас.
"Позвоночником" был выбран триптицен (triptycene). Геометрия и размеры молекул этого вещества позволили упаковать анионы таким образом, что материал приобрёл металлические свойства. В полученной структуре
слои фуллеренов перемежались со слоями остальных компонентов.
В статье, вышедшей в журнале Angewandte Chemie International Edition, авторы открытия отмечают, что новое соединение даст начало целой группе материалов с необычными электронными и сверхпроводниковыми
свойствами. Краткое описание нового "металла" также можно найти здесь.
Двумерные слои из фуллеренов (анионы расположены в
виде сотовой структуры) обладают хорошей проводимостью в диапазоне температур
1,9-200
К
(иллюстрация
Angewandte
Chemie
International Edition).
Изобретение ученого позволит телескопам "видеть" сквозь атмосферу без искажений (Известия науки)
Точное изображение звездного неба получить сложно, поскольку атмосфера Земли постоянно искажает вид. Ученый Роджер Хеймлинк
разработал новый тип зеркала телескопа, который способен быстро корректировать картинку. Его прототипы созданы для будущих больших телескопов, но также могут устанавливаться на современные, повышая их резкость.
Атмосфера содержит «пузыри» холодного и горячего воздуха, каждый из которых имеет собственный коэффициент преломления, из-за которого и искажается изображение. В результате, свет, достигающий земных телескопов, оказывается искаженным. Хеймлинк решил
эту проблему с помощью деформируемого стекла телескопа. Под сверхтонким слоем стекла
устанавливаются актуаторы, которые способны по необходимости создавать бугры или впадины на поверхности стекла. Эти неровности корректируют постоянно возникающие искривления атмосферы. Это изобретение имеет ключевое значение для нового поколения телескопов. По словам ученого, в принципе, большие телескопы имеют лучшую разрешающую
способность, но оптимального оптического качества можно добиться, только преодолев искажение изображения атмосферой.
Принцип «адаптивного деформируемого зеркала» был давно известен, но его приме-
нение ограничивалось недостаточным развитием техники. Таким образом, актуаторы в более ранних системах вырабатывали много тепла, становясь при этом источником искажения. В противоположность старым системам, современная система состоит из сверхтонкого стекла, поэтому
на его деформирование требуется очень небольшая энергия. В совокупности с эффективными электромагнитными реактивными двигателями,
выделение тепла сокращается настолько, что активного охлаждения системы вовсе не требуется. Прототип зеркала, представленный ученым,
имеет 5 см в диаметре. Однако этот размер масштабируется, система подходит для сверхбольших телескопов, таких как 42-метровый E-ELT,
который будет иметь адаптивное зеркало диаметром 2,4 м.
Исследовательский институт, в котором работает ученый, воодушевленный изобретением сотрудника, собирается выставить изобретение на продажу. Не только для новых телескопов, но и для уже запущенных. При запуске системы изображение постепенно улучшается. Стоить
система будет от 50 до 100 тыс. евро, что относительно недорого для этой области техники.
Однако нужно отметить, что система эффективна не во всех случаях. К примеру, облака по-прежнему остаются проблемой. Следовательно, телескопы необходимо устанавливать в таких местах, где большую часть времени наблюдается чистое безоблачное небо.
Российскими учеными создан двигатель для космического корабля нового поколения (Известия науки)
По мнению ученого, применение мощных плазменных двигателей в составе ядерной энергетической двигательной установки (ЯЭДУ) позволит создать космический корабль нового поколения
Начальник отдела электрофизики Исследовательского центра имени м. В. Келдыша, профессор Олег Горшков обнародовал некоторые
результаты большой исследовательской работы по созданию будущих космических кораблей. По мнению ученого, применение мощных плазменных двигателей в составе ядерной энергетической двигательной установки (ЯЭДУ) позволит создать космический корабль нового поколения.
— В ионном двигателе поступающее в него рабочее тело сначала ионизируется, затем положительно заряженные частицы ускоряются в
электростатическом поле до заданной скорости и создают тягу, покидая двигатель, — завил Горшков. — Использовать ЯЭДУ с ионными двигателями можно на межорбитальном многоразовом буксире. К примеру, возить грузы между низкими и высокими орбитами, осуществлять полеты к астероидам. Можно создать
многоразовый лунный буксир или отправить экспедицию на марс.
О применении ядерной энергии в космосе говорили еще в 60-е годы. Сегодня ученые космических держав вновь возвращаются к этой тематике. И одним из возможных
кандидатов из числа плазменных двигателей, пригодных для использования в составе
ЯЭДУ, является ионный двигатель, опытный образец которого уже создан в Центре им.
Келдыша. Заданный ресурс ионного двигателя — 50 тысяч часов, что составляет более
пяти лет непрерывной работы.
— Сейчас должна быть создана новая кооперация для такого мощного проекта, —
считает Горшков.
Ученые создали самые тонкие в мире металлические нити (Известия науки)
Группа ученых из Сингапура, Великобритании и Южной Кореи получила сверхтонкие и сверхгладкие металлические нити толщиной в
семь нанометров, или в 14 тысяч раз тоньше человеческого волоса, сообщила во вторник пресс-служба сингапурского Агентства по науке, технологиям и исследованиям. Специалистам из сингапурского Института материаловедения и инженерных наук, Кембриджского университета и
университета Сонгюнгван (Южная Корея) удалось довести средние колебания в толщине нити до 2,9 нанометра. При этом международная "дорожная карта" развития полупроводниковых технологий предусматривает снижение этого показателя к 2010 году до 3,2 нанометра, а к 2011 - до
2,8 нанометра.
"Наши тонкие, длинные и гладкие нити имеют большое значение для обеспечения эффективности непрерывно уменьшающихся в размерах электронных устройств, и это может привести к появлению более мощных процессоров. Более того, наши исследования показывают, что
можно создавать непрерывные металлические нити толщиной до четырех нанометров", - сказал участник исследования доктор Сайфулла.
Как информирует РИА "Новости", ученые использовали новую технику получения нитей. Обычно металлические нити "отслаивают" от основы, однако этот трудоемкий способ, как правило, дает неровные нити, которые к тому же часто рвутся. Группа исследователей использовала
материал, содержащий металлические и органические компоненты. С помощью техники электронно-лучевой литографии и обработки материалов газами ученые удаляли органические частицы из заготовок, получая гладкие и тонкие нити.
Результаты исследований будут опубликованы в июльском номере журнала Advanced Functional Materials.
Число Авогадро уточняется (CNews.ru)
Научно-конструкторское предприятие ЗАО «Центротех-Спб» топливной компании Росатома «ТВЭЛ» успешно завершило работы в рамках
международного проекта по уточнению числа Авогадро, сообщает пресс-служба Росатома. Основная цель проекта состоит в определении числа
Авогадро с минимальной погрешностью 2х10–8, что в 15 раз точнее существующего физического эталона.
В настоящее время в качестве физического эталона используется цилиндр платино-иридиевого сплава, имеющий относительно нестабильные показатели, меняющиеся со временем, так что ученым физикам и химиками приходится постоянно корректировать свои расчеты. Отсюда следует, что уменьшение погрешности в определении числа Авогадро позволит повысить точность в определении единицы массы и упростит расчеты для специалистов многих областей прикладной науки.
Центротех-Спб был выбран исполнителем ключевого этапа работ по определению константы не случайно. Специалистами института была обоснована научная и экономическая целесообразность решения поставленной задачи через подсчет массы определённого числа атомов
изотопа кремния-28 (Si-28). Создать такой материал возможно путем обогащения тетрафторида кремния природного изотопного состава. Специалистами института было спроектировано и изготовлено уникальное оборудование – центрифуги для разделения стабильных изотопов и на
выходе был получен изотопно чистый кремний-28. Его достигнутая изотопная и химическая чистота оказалась на 50 % выше предусмотренной
заданиями. После этого, кристалл был передан зарубежным участникам проекта для окончательных анализов, обработки и дальнейшего исследования.
По прогнозам специалистов, до конца 2010 года можно ожидать утверждение и внедрение новой константы Авогадро Международным
советом директоров государственных институтов Еврокомиссии по измерению массы (CIPM).