Любопытные результаты получили физики из двух немецких университетов при поддержке коллег из Йельского университета. Их новые эксперименты подтверждают, что скольжение без трения на наномасштабах является скорее нормой, а не исключением из правил.
Многие проверенные временем инженерные теории перестают работать, когда размеры устройств не превышают несколько десятков или сотен нанометров. Начиная с восьмидесятых годов прошлого века, ученые время от времени с удивлением обнаруживали, что некоторые идеально гладкие кристаллы размером несколько нанометров способны скользить по различным подложкам практически без трения. В последние годы таких экспериментов стало больше, и теоретики нашли несколько объяснений этому явлению, получившему название "суперскользкость".
Одна из теорий предполагает, что идеально гладкие на атомных масштабах кристаллы должны скользить друг по другу совсем без трения. Силы трения возникают только в том случае, если атомы примесей попадают между поверхностями и начинают за них "цепляться". Однако надежного экспериментального подтверждения эта гипотеза не получила, воспроизводимость результатов таких экспериментов низка, а размеры скользящего образца, коим обычно был кончик сточенной иголки атомно-силового микроскопа, не превышал нескольких нанометров.
В новых экспериментах ученые напыляли атомы сурьмы на сверхчистую поверхность графена. Получались "островки" с площадью до трехсот тысяч квадратных нанометров. Затем их двигали по поверхности графена с помощью иголки атомно-силового микроскопа и измеряли необходимую для этого силу. Оказалось, что примерно один из четырех островков даже самых больших размеров мог скользить по графену без всякого трения! Если эксперименты проводились на воздухе, что повышало вероятность попадания примесей, то шансы на скольжение без трения резко снижались. По мнению авторов, это надежно подтверждает, что за трение ответственны именно примеси. Кроме того, сама постановка экспериментов исключает многие возможные ошибки. Раньше оппоненты утверждали, что кончик иглы микроскопа не может скользить без трения - просто в экспериментах игла слегка поднималась над поверхностью, что и приводило к ошибке.
Теперь у теоретиков развязаны руки, а экспериментаторы могут и дальше проверять теорию, исследуя суперскольжение различных пар материалов друг по другу, а также влияние на трение всевозможных примесей. Результаты этих экспериментов очень пригодятся инженерам, разрабатывающим разнообразные микромашины, трение движущихся частей в которых, по крайней мере в теории, может быть сведено к минимуму. ГА
Холодный диполь
Физикам из Колорадского университета в Боулдере впервые удалось создать плотный ультрахолодный квантовый газ из полярных молекул. Он позволит ученым не только изучать нетривиальные коллективные квантовые явления, но может стать основой новых методов обработки и хранения квантовой информации.
Начиная с середины девяностых годов прошлого века ученые научились удерживать в лазерных или магнитных ловушках атомы некоторых газов и охлаждать их до температуры лишь на сотни наноградусов выше абсолютного нуля. При такой низкой температуре все атомы с четным спином "останавливаются" в одном квантовом состоянии с наименьшей энергией и газ превращается в одну "гигантскую молекулу", называемую конденсатом Бозе-Эйнштейна. Это достижение было отмечено Нобелевской премией 2001 года. В таком конденсате можно изучать многие странные квантовые эффекты: в нем научились почти останавливать свет; на его основе сейчас пытаются сделать атомные лазеры для сверхточных измерений.
Вслед за отдельными атомами ученые давно пытаются охладить газ из полярных молекул. Такие молекулы представляют собой миниатюрные электрические диполи, которые взаимодействуют друг с другом на сравнительно больших расстояниях. Они могли бы помочь ученым разобраться в сложных коллективных квантовых явлениях. Однако молекулы газа могут запасать в себе энергию в различных возбужденных колебательных и вращательных квантовых состояниях. Если такой газ попытаться охладить обычными методами, то внутренняя энергия вращений и колебаний его молекул станет переходить в энергию их поступательного движения, то есть просто нагревать газ, мешая достичь требуемых низких температур. И избавиться от такого нагрева до сих пор никому не удавалось.
В новых экспериментах ученые использовали простую смесь ультрахолодных атомов калия и рубидия, зажатых в лазерной ловушке. Там включили слабое магнитное поле, которое спровоцировало слабое притяжение между атомами калия и рубидия, заставляя их объединяться в пары полярных молекул.
Сначала такие молекулы были огромными, то есть находились в сильно возбужденном квантовом состоянии с большой внутренней энергией. Чтобы ее удалить, газ стали облучать лазером на определенных длинах волн в ближнем инфракрасном диапазоне. Облучение заставило молекулы переходить в состояния с меньшей внутренней энергией, испуская фотоны, которые покидали газ не нагревая его. Таким образом удалось избавиться от излишней внутренней энергии молекул, достигнув температуры газа 350 наноградусов выше абсолютного нуля и плотности 1012 молекул в кубическом сантиметре.
Авторы надеются, что такой газ быстро найдет массу научных приложений. Например, сделанные из полярных молекул кубиты, в принципе, должны быть слабо чувствительны к нежелательным тепловым воздействиям, но в то же время легко управляться внешним электрическим полем. Коллеги с большим энтузиазмом восприняли сообщение о получении холодного полярного газа. И теперь нам остается подождать результатов новых интересных экспериментов, объясняющих странное квантовое поведение вещества. ГА
Поступь железного человека
23 сентября в Нью-Йорке было представлено первое мобильное устройство под управлением операционной системы Android. Конференцию посетили лично Ларри Пейдж и Сергей Брин, но все же ее главным героем стал T-Mobile G1 (также известный как HTC Dream) - первый коммуникатор под управлением "андроида".
Технические характеристики аппарата приведены во врезке. Программная начинка включает собственно ОС Android, веб-браузер (близкий родственник Chrome), медиаплеер, софт для прямого доступа к сервисам Google (поиск, Gmail, Maps, Talk, YouTube и т. д.).
В продажу новинка поступит 22 октября, пока же предлагается оформить предварительный заказ. При условии заключения контракта на двухгодичное обслуживание от T-Mobile, коммуникатор обойдется всего в 180 долларов. В ноябре G1 появится в Британии, а к началу следующего года и в других странах Европы.
О планах выпуска аппаратов под управлением Android сообщили также Samsung, LG, Motorola, China Mobile и Sprint Nextel.
Счастливчики, успевшие подержать G1 в руках, тепло отзываются о дизайне аппарата и интерфейсе операционной системы. GUI интуитивно понятен, он допускает использование "жестов" для быстрого обращения к функциям ОС и приложений, реакция на действия пользователя достаточно быстрая. Однако тестеры в один голос заявляют о довольно скудной функциональности. Отсутствует поддержка популярного в деловых кругах MS Exchange; камера не способна записывать ролики; веб-браузер мало того, что не умеет отображать Flash, так еще и работает весьма неторопливо - все это смазывает благоприятное впечатление о новинке. Впрочем, в T-Mobile ориентируются прежде всего на склонных к экспериментам потребителей. В любом случае, от недостатка внимания G1 не страдает: уже через несколько дней на сайте T-Mobile пришлось приостанавливать оформление предзаказов.
Что до недостатка программного обеспечения, то создатели Android надеются компенсировать его силами сторонних разработчиков, привлеченных открытостью новой платформы. "Андроид" считается полностью свободным ПО, его исходные тексты планируется опубликовать до конца года под лицензиями GPL и Apache. Приверженность открытым стандартам и минимум ограничений для желающих писать свои приложения должны, по замыслу создателей, обеспечить платформе популярность среди независимых разработчиков. Впрочем, и здесь есть свои нюансы.
Android - общее название набора программного обеспечения для мобильных устройств, включающего одноименную операционную систему, системные утилиты и базовые приложения. В калчестве фундамента выступает ядро Linux ветки 2.6, дополненное необходимыми библиотеками, написанными на C/C++. Все программы, не исключая стандартных, написаны на языке Java и исполняются в виртуальной машине Dalvik, оптимизированной для мобильных устройств. И именно Java является единственно возможным языком для написания новых приложений.
Учитывая, что десятки тысяч программистов пишут на Java, особых проблем с созданием нового и портированием существующего ПО возникнуть не должно. Девелоперский инструментарий Android SDK (версия 1.0 вышла одновременно с презентацией G1) доступен для Windows, Linux и Mac OS X. Создание приложений для Android OS, конечно, потребует изучения специализированных API, однако тот факт, что в качестве рабочей среды можно использовать популярную среду разработки Eclipse, добавит новой платформе привлекательности в глазах многих программистов.
