ГЛАВНАЯ » 2012 » Февраль » 27 » Синтезирован сверхчерный кремний, найдена новая экзопланета
20:34
Синтезирован сверхчерный кремний, найдена новая экзопланета
Во Вселенной нашлось место для сверхгорячего льда, а новый материал позволит повысить КПД солнечных батарей. На прошлой неделе, в пятницу, мы предложили вашему вниманию обзор новостей космонавтики. В этот раз поговорим о сверхчерном материале и о планете, на которой лед может не плавится при температуре кипения стали на Земле. Впрочем, нельзя не заметить — «научные новости» понятие весьма условное. Когда вы читаете про то, что ученые обнаружили или открыли что-то новое, — это в абсолютном большинстве случаев стоит читать как «опубликована научная статья, где рассказывается про...». Само открытие происходит намного раньше, причем иногда от мгновения истины в лаборатории до публикации на страницах газет проходят годы. Вот, например, свежее сообщение об обнаружении нового класса экзопланет: при помощи телескопа «Хаббл» ученым из Германии, США и Франции удалось обнаружить водяной пар в атмосфере GJ1214b — небесного тела, которое меньше Урана, но значительно больше Земли. В самой научной статье, которая появилась на сайте телескопа, прямо сказано о том, что ее черновой вариант был готов уже в конце ноября. Соответственно, наблюдения проводились и того раньше — авторы пишут о трех сеансах — 8 октября 2010, 28 марта и 23 июля 2011 года. Несколько месяцев ушло на их обработку, обсуждение и только потом об открытии стало известно всему научному сообществу; сообщения в прессе последовали уже в последнюю очередь. Открытие примечательно не тем, что астрономы нашли потенциально обитаемую планету. Небесное тело, о котором идет речь, совершает один оборот вокруг светила всего за полтора дня и это ставит крест на ее возможной обитаемости: никакая жизнь на таком расстоянии от звезды, пусть даже красного карлика, невозможна. Температура поверхности составляет около 3 тыс. градусов, и к этому стоит добавить огромное давление внутри газового гиганта. Ученые предполагают, что на этой планете может существовать какая-нибудь экзотическая разновидность воды, вроде горячего льда или вовсе сверхтекучей жидкости.
На Земле в лабораторных условиях, при помощи особо мощных прессов, ученым уже удалось синтезировать несколько различных разновидностей льда, включая, например, лед-VII, который выдерживает нагрев более чем до 300 градусов Цельсия, но может существовать лишь при давлении в десятки тысяч атмосфер. Что происходит с водой внутри GJ1214b — вопрос открытый, но бесспорно то, что во Вселенной нашлось небесное тело, на котором может быть совершенно неизвестная нам форма воды.
Другая новость — получение особо черного кремния. С одной стороны, уже в 1980-х годах подобный материал обнаружили буквально в качестве побочного продукта при производстве микроэлектронных компонентов (которые, как известно, делают именно на кремниевой подложке). С другой стороны — группе голландских ученых удалось добиться рекордной черноты, то есть минимального коэффициента отражения. В статье исследователей в журнале Nature Communications говорится о том, что пластина из нового материала при рассмотрении под прямым углом поглотит больше 99% света, и даже если смотреть под пологим углом, то коэффициент отражения не превысит десятков процентов. К этому результату шли более двух десятилетий, и шли неспроста.
Под иным углом
Доля отраженного света растет по мере того, как уменьшается угол, под которым этот свет падает. Именно по этой причине предметы, на которые смотрят под прямым углом, бликов не отбрасывают — а в лучах заходящего солнца бликует все, от поверхности воды до металла машин.
Сверхчерный кремний интересен прежде всего как подолжка для солнечных батарей — ведь отраженный свет пропадает безвозвратно, и для максимального КПД хорошо бы поглощать как можно больше упавших солнечных лучей. Более чувствительные матрицы для фотоаппаратов, детекторы инфракрасного излучения — и это еще не все. Еще две ниши для черного материала станут очевидны, если объяснить, за счет чего он получается столь черным.
И это объяснение будет отсылкой к ранее опубликованному матералу про... защиту зданий от подземных толчков. Казалось бы, какая связь между закапыванием в грунт резиновых блоков и созданием кремниевых пластин черного цвета? На самом деле — связь самая что ни на есть прямая, так как в обоих случаях речь идет об управлении теми или иными волнами (неважно, световыми или сейсмическими) при помощи упорядоченных структур из какого-либо материала.
Черный кремний получается за счет того, что его поверхность покрыта микроскопическими шляпками или даже длинными иглами, видимыми лишь под электронным микроскопом. Световые волны, падая на такой «лес», поглощаются примерно так же, как звук, встретивший на своем пути рыхлый материал. Эффект достигается не за счет особого химического состава поверхности, а за счет изменения структуры поверхности; по сути, это и есть нанотехнология, использование микроспической упорядоченности для достижения заметного и на макроскопическом уровне эффекта.
Черный кремний может за счет особой структуры поверхности использоваться в разного рода микроскопических машинах — где могут потребоваться особо цепкие детали. А еще, как было показно несколько лет назад, из такого материала можно сделать устройство, испускающее так называемое терагерцевое излучение. Терагерцевые волны занимают промежуточное место между микроволнами и тепловым излучением и отличаются весьма привлекательным сочетанием биологической безвредности со способностью проникать через многие материалы вроде кожи или картона. То есть ими можно без вреда для человека просвечивать пассажиров в аэропорту или использовать для диагностики в медицине — они позволят найти как нож под одеждой, так и опухоль под кожей.
