Нанотрубки из конопли

За ближайшие 5-10 лет мировые технологии окончательно перейдут с микро (одна миллионная метра) на наноуровень (одна миллиардная метра). Наиболее заметным такой переход станет в бытовых электронных изделиях - телефонах, карманных компьютерах, видео и музыкальных устройствах.

Уже сейчас в меру навороченный мобильник по вычислительным возможностям своей начинки далеко превосходит самые мощные ЭВМ, выпущенные 25 лет назад.

В традиционных технологиях производства микросхем используется построение электронных элементов на основе хорошо изученных свойств особо чистых металлов, полупроводников, изоляторов - т.е. крупных кусков вещества, содержащих практически бесконечное число атомов. Впрочем, технологи-электронщики уже около 40 лет назад говорили о «технологии тонких пленок», подчеркивая этим отличия тонких слоев вещества толщиной в сотни и тысячи атомов от массивных изделий, имеющих тот же состав.

Уменьшение ширины тонкопленочных электронных деталей до 90 нм позволяет разместить более 100 млн условных транзисторов на квадратном сантиметре и обеспечить плотность ячеек памяти до 1 Гбит на квадратный сантиметр.

Но при ширине пленки в несколько десятков нанометров резко возрастает вклад границ в свойства всей детали. Это и естественные неровности краев, и размывание границ элементов, связанное с диффузией тщательно дозированных примесей. Чтобы наглядно представить себе «проблему краев», попробуйте вырезать из самой прочной ткани полоску шириной 2-4 мм. Вся прочность исчезнет на глазах, рассыпавшись на обрывки нитей.

В итоге фотолитографическая технология, в которой важнейшее значение имеет вытравливание (растворение) «лишнего» материала, становится при нанометровых размерах неэффективной.

Даже при идеальном «вырезании» нужных деталей взаимодействие поверхностных атомов, доля которых существенно возрастает, приводит к искажению начальных форм и расчетных свойств. Как упоминалось ранее, частицы металлов, состоящие из сотен и десятков атомов, теряют привычные металлические свойства, стремясь образовать завершенные кластеры (группы).

Следовательно, изделия наноразмеров нужно не «вырезать» из более крупных кусков вещества, а создавать из атомов в виде завершенных устойчивых структур. Именно так за много миллиардов лет до появления слова «нанотехнология» в природе стали строиться живые объекты. Хранящая наследственную информацию во всех организмах - от вируса до человека - молекула ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) имеет вид двойной спирали диаметром около 2 нм с шагом (длиной витка) около 3,4 нм. Структура ее строжайшим образом упорядочена и устойчива.

Юный хиппи юрского периода

Жизнь часто несправедлива к самым маленьким, даже если эти маленькие – динозавры. При жизни им приходилось постоянно прятаться и убегать, а после смерти им достается гораздо меньше внимания, чем, скажем, агрессивным тираннозаврам и ихтиозаврам или причудливым утконосым. Может быть, подход образованных палеонтологов не сильно отличается от поведения детей, рассматривающих в музее сначала гигантские скелеты и модели и лишь потом склоняющихся над отдельными маленькими косточками и окаменелостями.

Например, описанный в последнем выпуске Journal of Vertebrate Paleontology крохотный череп был извлечен из африканской земли ещё в 60-х годах прошлого века и с тех пор пылился в запасниках Кейптаунского музея.

Он бы, наверное, до сих пор лежал на полках, если бы не Лаура Порро из Университета Чикаго, посетившая музей в рамках своего проекта по изучению гетеродонтозавров. Эта группа рептилий одна из самых загадочных среди известных жителей триаса и юры. До сих пор на руках у палеонтологов всего мира лишь два черепа взрослых особей, отличающихся от остальных динозавров разнообразными, как и следует из их названия, зубами – чертой, характерной для млекопитающих, а не для амфибий, рептилий и тем более птиц.

«Переоткрытый череп», полной длиной всего 45 миллиметров, судя по всему, принадлежал очень молодому представителю этой группы. По расчетам палеонтологов, особь весила всего лишь 200 граммов, но при этом динозаврик мог легко питаться самостоятельно.

Именно вопрос питания и сделал эту находку важной.

Взрослые гетеродонтозавры обладали клыками, как у хищных особей, и плоскими задними зубами, как у травоядных. Ученые не сомневаются, что основу рациона составляла буйная растительность того времени, но зачем тогда клыки? Одна из гипотез – демонстрация силы и оружие в борьбе с хищниками и со своими сородичами-самцами. Но в таком случае длинные и острые зубы появились бы в период созревания, и у детенышей их быть не должно.

Теперь же ученые уверены, что клыки гетеродонтозавров – доказательство их переходного статуса между хищными и травоядными рептилиями. Предки всех динозавров, да и остальных рептилий были активными хищниками, а вот происхождение травоядных до сих пор оставалось загадкой. Кроме того, время возникновения гетеродонтозавров – триас (хотя «юноша» относится к началу юрского периода, предыдущие датируются концом триаса), так что у гетеродонтозавров, да и у их потомков хватило времени расселиться по ещё целой Пангее до начала её раскола.

Есть и вторая черта, сближающая этих рептилий с млекопитающими.

Как стало ясно из рентгеновских снимков, у малыша не было зачатков вторых, третьих и так далее зубов, характерных для абсолютного большинства даже современных рептилий, не говоря уже о хищниках того времени. Ведь потерять зуб-другой для абсолютного большинства хищников равноценно гибели. Кстати, отсутствие гигиены полости рта считается одной из причин непродолжительной жизни даже наших непосредственных предков – кроманьонцев.

Так что зубы гетеродонтозавра росли очень медленно, если вообще росли, а кроме того, между ними были плотные контакты, опять же характерные для млекопитающих.

Безусловно, окончательно судить о вкусовых пристрастиях можно, только пронаблюдав за животным или же препарировав его кишечник, но анализ зубов и челюстей тоже вполне надежный критерий. Конечно, трудно себе представить, как двух-трехкилограммовые взрослые особи гонялись по лесу за десертом – крупными насекомыми и мелкими млекопитающими, хотя это и добавляет красок и в без того яркую картину юрского периода.