Группа ученых из швейцарского Института нанотехнологий (Swiss Nanoscience Institute) и университета Базеля (University of Basel) провели эксперимент, в ходе которого ими впервые в истории были измерены значения сил Ван-дер-Ваальса, сил, возникающих при взаимодействии отдельных атомов. Согласно полученным результатам, величина этих сил изменялась пропорционально расстоянию между атомами, но в некоторых случаях величина этих сил в несколько раз превышала ожидаемые значения, полученные при помощи теоретических расчетов.

Силы Ван-дер-Ваальса (Van der Waals forces) возникают при сближении неполярных атомов или молекул. По сравнению с силами химических связей они очень слабы, тем не менее, они играют очень важную роль в окружающем нас мире. Эти силы являются силами, определяющими такие явления, как трение, прилипание, а наглядным примером практического использования сил Ван-дер-Ваальса является геккон, живое существо, способное с легкостью бегать по потолку и вертикальным поверхностям.

Силы Ван-дер-Ваальса возникают в результате одноименного взаимодействия, временного перераспределения электронов в атомах или молекулах при их сближении. Взаимодействие приводит к возникновению диполей, которые притягиваются друг к другу. Сила притяжения отдельных молекул или атомов очень мала, но когда вместе складываются миллионы и миллиарды взаимодействий, это приводит к возникновению силы, воздействие которой проявляется даже в макроскопическом масштабе.

Для измерения сил Ван-дер-Ваальса ученые использовали низкотемпературный атомно-силовой микроскоп, на наконечнике которого был закреплен единственный атом ксенона. Отдельные атомы аргона, криптона и ксенона были помещены в ловушку атомарной сети, сети атомов меди, которая при определенных условиях способна удерживать на своей поверхности атомы благородных газов. Эта сеть с удерживаемыми атомами газов была помещена в рабочую область атомно-силового микроскопа, движение наконечника которого позволило измерить слабые силы Ван-дер-Ваальса.

Измеренные значения сил Ван-дер-Ваальса были выражены в виде графиков и сравнены с расчетными теоретическими значениями. В полном соответствии с теорией величина сил резко уменьшалась при увеличении расстояния между атомами, а формы экспериментальных и расчетных графиков совпадали в большей степени. Однако, в случае атомов криптона и атомов некоторых других элементов, реальные силы Ван-дер-Ваальса оказались минимум в два раза больше, чем расчетные величины.

Ученые объясняют различия между экспериментом и теорией тем, что даже в случае инертных газов иногда происходит не перераспределение, а передача электрического заряда (электрона) от одного атома к другому. При этом возникают слабые ковалентные связи, которые в несколько раз более сильны, нежели силы Ван-дер-Ваальса.

И в заключение следует отметить, что силы Ван-дер-Ваальса являются одними из самых слабых сил, значение которых были измерены учеными за всю историю науки. А полученные результаты и сделанные на их основании выводы позволят ученым лучше понять поведение атомов в определенных физических условиях, поведение, экзотические особенности которого можно будет в будущем поставить на службу людям.

В рамках Международного семинара IEEE по технологиям памяти (IEEE International Memory Workshop), который проходил недавно в Париже, ученые из компании IBM Research продемонстрировали первый в своем роде чип компьютерной памяти, на поверхности которого создана матрица из 64 тысяч ячеек, способных хранить по три бита данных каждая. Такая способность ячеек памяти является следствием использования относительно новой технологии, называемой памятью на основе фазовых переходов (Phase-Change Memory, PCM). Следует отметить, что представленный IBM чип является не первым чипом PCM-памяти на свете, но все, что было сделано ранее, способно было хранить только один бит данных в одной ячейке.

Нынешняя компьютерная память разделяется на три основных типа - это динамическая память DRAM, память на жестких дисках и FLASH-память. Каждая из этих технологий имеет ряд собственных преимуществ и недостатков и за последние несколько лет PCM-память привлекает внимание инженеров и ученых как память, сочетающая в себе все наилучшие черты основных типов. Она отличается высокой скоростью чтения-записи, надежностью, стабильностью и высоким значением показателя плотности хранения информации. PCM-память является энергонезависимой, он не теряет информацию при отключении питания, как DRAM-память, а количество циклов записи у PCM-памяти превышает 10 миллионов, что существенно больше, чем у обычной FLASH-памяти, используемой в USB-флешках.

Специалисты компании IBM прогнозируют, что на основе новой PCM-памяти можно будет создавать как самостоятельные, так и гибридные устройства, включающие в себя и другие типы долговременной памяти и использующие PCM-память как очень быстрый энергонезависимый буфер. Такие устройства позволят держать операционную систему и программы постоянно памяти, что позволит загружать компьютер или мобильный телефон всего за пару секунд времени, а базы данных, хранимые на массивах PCM-памяти, будут работать с недостижимым ранее быстродействием.

Материалы, лежащие в основе ячеек PCM-памяти могут находиться в двух стабильных состояниях, в аморфном (без определенной кристаллической структуры) и в кристаллическом (с упорядоченной кристаллической структурой). Эти состояния, помимо кристаллической структуры материала, различаются и значением его удельной электрической проводимости. Для записи 1 или 0 в ячейку PCM-памяти к ней прикладывают высокий или средний электрический потенциал, возникающий при этом электрический ток обеспечивает переход материала из одного фазового состояния в другой и наоборот. Логическому 0 соответствует аморфное состояние материала ячейки, а логической 1 - кристаллическое. Для чтения данных, записанных в ячейке, к ней прикладывается низкое напряжение и производится быстрое измерение силы протекающего через нее тока.

Но, некоторые PCM-материалы имеют способность находиться в течение длительного времени в нескольких промежуточных состояниях, в которые они переходят при пропускании через них электрического тока определенной величины. Каждому из таких состояний соответствует свое собственное значение удельного сопротивления материала, что можно использовать для кодирования в одной ячейке более одного бита информации. "Получение возможности записи трех бит информации в одну ячейку является существенным достижением" - рассказывает доктор Хэрис Позидис (Haris Pozidis), исследователь из IBM Research-Zurich, - "Это позволит нам получить стоимость чипов многобитной PCM-памяти значительно ниже, чем стоимость чипов DRAM, и ближе к стоимости FLASH".

Для того, чтобы получить возможность записи более одного бита данных в ячейку памяти, исследователям из IBM потребовалось разработать несколько новых технологий. Во-первых, была разработана структура самой ячейки памяти, которая обеспечивает малый температурный и временной дрейф ее параметров, а во-вторых, были разработаны схемы кодирования и декодирования информации, устойчивые к дрейфу параметров ячейки.

Чип новой PCM-памяти был изготовлен исследователями IBM при помощи стандартных 90-нм технологий производства полупроводниковых приборов. На кристалле этого чипа расположены две матрицы ячеек памяти, каждая из которых имеет размеры 1000 на 800 микрометров и разбита на четыре банка с отдельной адресацией. Материалом PCM-ячеек является легированный сплав из разряда халькогенидов, а сам чип упакован в стандартный корпус и впаян на обычную печатную плату. А эта плата, в свою очередь была установлена и используется в работе сервера на базе процессора POWER8.

Известно, что черные дыры - это огромные космические объекты, масса которых во много тысяч и миллионов раз превышает массу Солнца. Но каким образом ученым-астрономам удается измерить массу этих объектов? Ведь к ним невозможно добраться, да и инструментов, которые способны сделать такое напрямую в распоряжении человечества еще не имеется. Однако у астрономов имеется множество хитрых методов, при помощи которых можно определить массу любых массивных объектов во Вселенной, включая и черные дыры.

Используя крупнейшую и самую мощную в мире радиообсерваторию, астрономы смогли сделать подробный снимок центральной части эллиптической галактики под названием 1332 NGC, которая находится на расстоянии 75 миллионов световых лет от Земли. Этот снимок дал в руки ученых точное представление облаков газа, циркулирующих вокруг сверхмассивной черной дыры в центре галактики. Известно, что практически все галактики содержат в своем ядре сверхмассивную черную дыру, но черная дыра галактики 1332 NGC выделяется из общего ряда, ее масса превышает массу Солнца в 660 миллионов раз.

Для проведения высокоточных измерений массы вышеупомянутой черной дыры астрономы использовали массив радиотелескопов Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), который располагается в пустыне Атакама, Чили. Даже возможностей и этого самого современного инструмента не было достаточно для проведения прямых наблюдений за черной дырой на таком расстоянии. Но этих возможностей вполне хватило для того, чтобы измерить скорость, уровень турбулентности и прочие параметры сильнейших "штормов" космических газов, возникающих в районе гравитационного колодца черной дыры.

"Для того, чтобы измерить массу черной дыры в центре галактики, нам требуется измерить скорость чего-то, движущегося по кругу возле нее" - рассказывает Аарон Барт (Aaron Barth), ученый-астроном из Калифорнийского университета в Ирвине, - "Для проведения высокоточных измерений мы должны получить изображение центра исследуемой галактики в таком масштабе, где доминирующими силами являются гравитационные силы черной дыры. И телескоп ALMA является самым подходящим инструментом для проведения таких измерений".

В данном случае в качестве движущихся "измерительных" объектов выступали облака холодного молекулярного газа. При помощи телескопа ALMA ученые сначала измерили расстояние от черной дыры до газового облака, угловую скорость движения облака и его массу. Получив на руки точные значения этих параметров, ученые смогли вычислить массу черной дыры, которая входит в группу "супертяжей" даже среди остальных сверхмассивных черных дыр.

Следует отметить, что облако газа сформировало обширный диск материи, вращающийся на удалении 800 световых лет от черной дыры. Это поистине огромное космическое образование, ведь расстояние от Солнечной системы до другой ближайшей звездной системы, Альфа Центавра, ненамного превышает 4 световых года. Диск газа невидим в оптическом диапазоне и в редких случаях его контуры можно увидеть на фоне света плотных скоплений звезд на заднем плане. Однако телескоп ALMA смотрит в космос в радиочастотном диапазоне, а холодный газ как раз и производит достаточное количество радиоизлучения, что позволяет астрономам видеть с такого большого расстояния относительно небольшие особенности, размером в 16 световых лет.

Столь высокая точность наблюдений позволила астрономам обнаружить в облаке газа сферу влияния гравитации черной дыры, области, размером в 80 световых лет. Газ, попадающий в эту область, резко ускоряется и разгоняется до огромной скорости в 480 километров в секунду.

Ранее астрономы производили измерения массы черных дыр по интенсивности света, излучаемого в видимом диапазоне облаками ионизированного газа в диске "кипящей" материи, которая готовится пройти через горизонт событий черной дыры. Такие измерения производились при помощи космического телескопа Hubble Space Telescope и других оптических телескопов. Но яркость свечения "бурных" облаков газа является крайне непостоянной, что вносит в конечный результат достаточно сильную погрешность. Излучение в радиодиапазоне холодного молекулярного газа, преимущественно CO, обладает более стабильными показателями и это предоставляет астрономам невероятно мощный инструмент для дистанционных измерений размеров, массы и некоторых других параметров космических монстров, коими и являются черные дыры.

Китайская компания OED Technologies, базирующаяся в Гуанчжоу, специализирующаяся на производстве дисплеев на базе "электронных чернил" и различных типов "электронной бумаги", работая в сотрудничестве со специалистами из других китайских компаний, разработала и изготовила опытные образцы того, что они называют "первой в мире графеновой электронной бумагой". Согласно имеющейся информации, новая разработка является прорывом, который выведет на качественно новый уровень ряд технологий, которые до последнего времени считались чем-то из разряда научной фантастики.

Напомним нашим читателям, что графен - это форма углерода, кристаллическая решетка которого имеет одноатомную толщину. Ряд уникальных свойств этого материала сделали его предметом тщательных исследований за прошедшие несколько лет. Группа исследователей компании OED Technologies так же занималась исследованиями в данной области, и им удалось создать материал на базе графена, который является основой технологии "электронной бумаги". Эта бумага станет базой для создания гибких и тонких дисплеев, отличающихся высокой контрастностью, яркостью изображения и которые будут обладать высокой механической прочностью. А углеродная основа нового материала сделает процесс его производства более дешевым, нежели технологии производства "электронной бумаги", в которых используется индий и другие дорогостоящие металлы.

В настоящее время новый графеновый материал еще не был продемонстрирован на широкой публике. Кроме этого, китайцы держат в тайне цифры, касающиеся стоимости производства и технических характеристик материала "электронной бумаги", что позволяет сделать выводы о том, что работы в данном направлении еще ведутся и для их завершения потребуется некоторое время.

Но, если новая "электронной бумаги" будет соответствовать параметрам, указанным в ее рекламе, это будет означать, что большие перемены ожидают не только рынок устройств для чтения электронных книг. Толщина дисплея книги, которая сейчас определяет толщину устройства в целом, будет составлять всего 0.335 нанометра. Это, в свою очередь, означает, что сама электронная книга может стать похожа на лист обычной бумаги, более того, на основе нового материала могут быть созданы настоящие электронные газеты которые черпают информацию из онлайн-источников и которые можно будет сложить, свернуть и положить в карман одежды или в сумку.

В воскресенье, 15 мая 2016 года, из порта французского города Сен-Назера в море вышел новейший 120 000-тонный круизный лайнер "Harmony of the Seas", который является самым длинным, широким и высоким, одним словом, самым большим в мире круизным лайнером на сегодняшний день. После двадцати минут маневрирования при помощи буксиров это судно-монстр вышло в открытое море и самостоятельно направилось в строну порта Саутгемптона, расположенного на юге Великобритании.

Лайнер "Harmony of the Seas" был построен на французской верфи STX France shipyard. Строительство заняло 32 месяца и обошлось в сумму более, чем миллиард евро, значительная часть из которой была израсходована на оборудование всех пассажирских кают, располагающихся на 16 палубах. Судно имеет достаточно впечатляющие характеристики, его вес составляет 120 тысяч тонн, длина - 362 метра, ширина - 66 метров, а его верхняя точка возвышается над уровнем моря на высоте 70 метров.

Обслуживает лайнер команда, насчитывающая 2100 человек, а максимальное количество пассажиров, которые с комфортом могут путешествовать на лайнере, составляет 6360 человек. Лайнер "Harmony of the Seas" был построен для американской туристической компании Royal Caribbean Cruises Limited, а первым круизом, который он совершит, станет круиз из Саутгемптона до Барселоны, к порту которого судно и получит постоянную приписку.

В строительстве лайнера "Harmony of the Seas" было задействовано около 2.5 тысяч рабочих. С учетом того, что строительство велось без малого три года, можно сказать, что оно "кормило" значительную часть населения Сен-Назера. И не удивительно, что провожать "Harmony of the Seas" в первое плавание пришли около 70 тысяч человек.

Одной из достопримечательностей лайнера "Harmony of the Seas" является расположенный на одной из палуб парк Central Park, который можно назвать ботаническим садом, ведь в нем произрастает порядка 12 тысяч различных видов растений, включая и весьма экзотические. Еще одной достопримечательностью является аквапарк и водная горка The Ultimate Abyss, которая спускается с верхней до главной палубы через десять палуб и которая является самой большой в мире водной горкой, установленной на морском судне. Для развлечений на лайнере имеются танцевальные площадки, многочисленные бары и рестораны, казино, театры, самый большой из которых может вместить 1400 зрителей.

Лайнер "Harmony of the Seas" является самым экологически чистым судном среди судов его класса, он производит на 20 процентов меньше выбросов углерода в атмосферу, нежели его ближайшие "сородичи". Это достигается за счет использования ряда инновационных и новых технологий, включая и технологию поддержания в корпусе судна избыточного давления воздуха.

Машины-монстры - все о самых исключительных машинах, механизмах и устройствах в мире, от громадных средств уничтожения себе подобных до крошечных точнейших устройств, механизмов и всего того, что находится в промежутке между ними.