В современном мире, перенасыщенном новостями разного характера, открытия науки теряются и не так заметны, как примерно лет 50–30 назад. Высокие технологии настоящего проявляют себя на таком уровне, что трудно представить. Только мощнейшие микроскопы способны зафиксировать лучшие достижения биомолекулярной электроники. Несколько историй об открытиях биоэлектроники предоставляем вашему вниманию.

Тончайший материал – графен

Константин Новоселов и Андре Гейм, которые сейчас работают в манчестерском университете, 2010 году получили Нобелевскую премию за «открытие и выделение свободного одноатомного слоя углерода и объяснение его выдающихся электронных свойств».

В природе углерод входит в структуру таких алотропных форм:

• графит;
• алмаз;
• уголь;
• фуллерены;
• карбин;
• нанотрубки.

Карбин является новым линейным полимером углерода с молекулами в форме длинных тонких цепочек из углеродных атомов.

Фуллеренами являются полые молекулы с формой полых многогранников, которые состоят из большого количества атомов углерода (до пятисот шестидесяти) .

Нанотрубки – структуры трубчатой формы из атомов углерода. Их размеры достигают как один, так и несколько десятков нанометров, в длину – несколько микрон.

Графен – это пленка, состоящая из атомов углерода с гексагональной геометрической структурой толщиной в один атом. Проще говоря, это нанотрубка в развернутом виде.

Еще можно привести такой пример их биоэлектроники. Грифельный карандаш оставляет след на бумажном листе, потому что от грифеля отслаиваются чешуйки, которые оставляют тонкий слой на бумаге. У графена этот слой толщиной всего в один-два атома.

Удивительно то, что это двухмерная тончайшая структура из атомов углерода, расположенных таким образом, которые являются вершинами шестиугольников (в точности повторяющих структуру сот), в двести раз превышающую прочность стали. Тончайшую пленку ученые отделяют от монолита обычным канцелярским скотчем.

Ученые – выходцы из России, своим открытием опровергли точку зрения советского физика-теоретика Льва Ландау, который считал, что такие структуры будут неустойчивы.

На практике, начав исследования еще в 2001 году, ученые доказали, что тончайшие углеродные пленки обладают очень ценными свойствами: высокая прочность, гибкость, стабильность своих свойств.

Применение открытию нашлось в сфере биоэлектроники при создании полевого транзистора, в работе использующего электрическое поле, который формирует баллистический транспорт электронов. Это позволяет им сохранять структуру, не рассеиваться.

Несомненно, графен – материал нового поколения, величайшее открытие биомолекулярной электроники, и нам предстоит узнать о нем много интересного в будущем.

Самовосстанавливающаяся структура для «заживления ран»

Парижские исследователи Высшей промышленной школы физики и химии под началом профессора Людвига Леблера начали работать над идеей, найти самовосстанавливающиеся материалы, взяв за основу принцип заживления ран.

В итоге ученым удалось синтезировать эластичный материал, напоминающий резину, обладающий чудесной способностью полностью восстанавливать повреждение, разрыв, надрез в течение недели. Для восстановления целостности нужно две части соединить, через пятнадцать минут они начинают «Склеиваться». Через несколько дней – «срастаются».

Весь секрет состоит в том, что в этом случае используются надмолекулярные связи.

Если резина, к примеру, состоит из поперечно связанных между собой полимерных цепочек, которые ей дают свойство растягиваться и сжиматься, восстанавливать форму и структуру, то открытие состояло в том, что ученые смешали два сорта небольших молекул. При этом первые молекулы способны соединяться своими концами с двумя другими, а вторые – с тремя и более молекулами.

В итоге возникают водородные связи, где используются свойства двух видов молекул формировать длинные цепочки и поперечные соединения между цепями. Такой материал сохраняет способность к восстановлению первоначальной структуры после повреждения в течение суток.

Это открытие биоэлектроники послужило толчком для исследований возможности производства эластичных самовосстанавливающихся материалов из доступных и дешевых ингредиентов – мочевины и жирных кислот растительных масел.

Применение эти материалы получат самое разноплановое, а для женщин возможно в будущем забыть о трагедии, когда на чулках или колготках пойдет стрелка. И это, дорогие товарищи, не издевка!

Нанороботы настоящего и будущего или скатерть-самобранка

Фантастами неоднократно описаны процессы синтеза различных материалов и предметов. Отойдем от лирики, перейдем к прозе жизни. Сейчас уже ученые работают этом направлении с использованием атомного силового микроскопа. Ему доступно несколько функций, но к предмету разговора относится следующая: при помощи силовых полей возможно переставлять отдельные атомы и молекулы, синтезировать вещество с необходимыми параметрами.

Ученые обещают в недалеком будущем использовать эту возможность для… выращивания сложных деталей. Поживем, увидим, что нам готовит биоэлекторника. Может, лет через надцать, зайдя на кухню, будет достаточно нажать на кнопку и блюдо, как на скатерти-самобранке, будет готово за считанные секунды.

Человек-невидимка в наноплаще

Откуда пришла идея о материи, позволяющей переместить предмет из зоны видимости? Сказки, фантастика, в общем, из небылиц.

Биомолекулярная электроника в двадцать первом веке предъявила нам и шапку-невидимку, и плащ.

Московские ученые И.А. Наумов, В.А. Каплун и В.П. Литвинов успешно провели исследования и предоставили материалы с вплетением оптических световодов, которые предположительно будут использоваться в военно-оборонной промышленности в целях маскировки.

Японскими инженерами запатентовано открытие спецкостюма для человека-невидимки. Материалом для плаща служит наноматериал – тонкий пленочный телеэкран на основе жидких кристаллов. Миниатюрной телекамерой, которая расположена на затылке, проецируется изображение на переднюю часть плаща, а камера, закрепленная впереди, проецирует изображение на заднюю часть накидки. В итоге взгляд «не замечает» человека в накидке.

А ученые США объявили, что уже получилось в зеленом свете лазера сделать невидимым объект. И на этом останавливаться не собираются, исследования проводятся в направлении для военной промышленности.

Пройдет еще немного времени, и эта информация покажется абсолютно неактуальной при случайном прочтении. Как сейчас нам кажутся безнадежно устаревшими первые патефоны, граммофоны, ламповые телевизоры и кассетные магнитофоны, в свое время потрясшие мир.