Итоги 2011 года в области физики

1.

Итоги 2011 года в области
физики

2.

В преддверии нового года мы подготовили
небольшой обзор событий, волновавших
умы учёных в уходящем 2011 году.

3.

Одним из основных направлений развития
науки остаются нанотехнологии.

4.

Графен - самый тонкий и
прочный материал во вселенной
Представьте себе углеродную
пластину толщиной всего в один
атом, но более прочную, чем
алмаз, и пропускающую
электричество в 100 раз лучше,
чем кремний компьютерных
чипов.
Графен (graphene) —
новейший материал с
потрясающими свойствами —
скоро покинет стены научных
лабораторий.

5.

— Графен — самый тонкий и самый прочный материал во
вселенной, — заявил 19 июня 2010 г. английский физик Андре
Гейм (Andre Geim) из Университета Манчестера.
— Количества материала весом всего несколько граммов
достаточно для того, чтобы покрыть футбольное поле, —
сообщил в своем электронном письме Род Руофф (Rod Ruoff),
который изучает свойства графена в Университете Остина,
штат Техас. Как и алмаз, графен представляет собой чистый
углерод. Молекула графена состоит из шести атомов,
соединенных в структуру, которая под электронным
микроскопом похожа на ячейку сот, имеющую шесть сторон.
Другой отличительной особенностью этого материала является
потрясающая гибкость — материал можно сгибать,
складывать, сворачивать в рулон.

6.

Графит, используемый в карандашах, есть ни
что иное, как множество слоев графена. Хотя
каждый из слоев прочный, связи между ними
слабые, так что слои легко распадаются,
оставляя след, когда вы пишите карандашом.
Возможные сферы использования графена
— сенсорные экраны, солнечные батареи,
накопители энергии, сотовые телефоны, и,
наконец, — супербыстрые компьютерные
чипы.

7.

Лауреатами Нобелевской премии по
физике 2010 года стали создатели графена
русские физики из университета
Манчестера Андрей Гейм и Константин
Новоселов.
Гейму и Новоселову были вручены соответствующие британские государственные
награды, присуждаемые от имени королевы Елизаветы Второй. В указе отмечено, что
работающие в Манчестере ученые российского происхождения удостоились награды "за
заслуги перед наукой".
Рыцарь-бакалавр - это низшее рыцарское звание в Великобритании. Оно дает право
добавлять перед именем приставку "сэр".

8.

2011 год был богат на открытия различных
свойств производных графена,
представляющего собой двумерную
гексагональную структуру из атомов углерода.
Если ранее активнее всего исследовался
«чистый» материал с удивительными
свойствами, то теперь внимание ученых
привлекают приграничные эффекты в листах
графена, электрохимические свойства и
дефекты материала, многолистовые
модификации графена, подложки для
удивительного материала и связи между
углеродными наноструктурами.

9.

Но углерод – не единственный
структурный материал, дарующий
успехи ученым на поприще
нанотехнологий.
В начале года группа из Швейцарии
создала первый в мире
функционирующий транзистор на
основе мономолекулярного слоя
молибдена. По мнению самих
разработчиков, их детище может не
только заменить кремний в некоторых
приложениях, но и конкурировать с
упомянутым выше графеном.
Как доказали американские
ученые, аналогичную конкуренцию
могут составить графену
наноструктуры из нитрида бора .

10.

Параллельно велась активная
разработка миниатюрных
устройств, ознаменовавшаяся в
этом году достижением серьезных
успехов. Группа ученых из
Великобритании предложила
конструкцию молекулярного
робота, который может
передвигаться вдоль заранее
обозначенного следа любой
формы . Это был существенный
технологический прорыв, т.к.
ранее молекулярные машины
могли перемещаться только вдоль
некой прямой.
Возможно, в будущем
«потомки» подобных систем
будут спасать людям жизни,
например, доставляя лекарства к
пораженным областям.

11.

Чуть позже ученые из
Нидерландов и Швейцарии
отрапортовали о создании первого
наноавтомобиля размером
порядка 1 нм. В качестве топлива
транспортное средство использует
поток электронов, исходящий от
острия сканирующего туннельного
микроскопа.
Молекулярный «автомобиль»
построен на органической
углеродной «раме» и имеет четыре
«колеса», а точнее вращающихся
сегмента, выполняющих роль
колеса и связанных с «рамой»
посредством углерод-углеродной
двойной связи.
1 нм =
0,000 000 001м =
0,001 мм

12.

Ученые из США предложили способ создания
пряжи из электропроводящих нанотрубок , которая
в будущем может стать основой для разработки
«интеллектуальной» одежды, в том числе со
встроенными устройствами аккумулирования
энергии. По мнению американских ученых,
многостенные углеродные нанотрубки, связки
одностенных нанотрубок, а также полоски графена
могут заменить медные соединительные провода в
сложных электрических схемах.

13.

Группа ученых из Кореи и Великобритании под управлением
Samsung Electronics продемонстрировала следующий этап развития
технологий отображения, предложив на суд общественности первый
полноцветный дисплей большой площади, принцип действия которого
основан на использовании красных, синих и зеленых квантовых точек.
Технология потенциально позволит запустить в производство дисплеи,
сочетающие в себе одновременно и широкий диапазон цветов, и
чрезвычайно малый размер пикселя. Кроме того, применяемый метод
«печати» квантовых точек можно распространить на большие по
площади экраны и даже изогнутые поверхности. Однако недостатком
предложенного дисплея является слишком низкая яркость – ниже
показателей обычной лампы накаливания. Таким образом, несмотря на
демонстрацию новой технологии, наиболее эффективным с
коммерческой точки зрения пока является производство
жидкокристаллических экранов.

14.

С повышением стоимости нефти и
постепенной растратой ее запасов,
продолжается развитие технологий
преобразования в электричество
альтернативной энергии, а также
повышения эффективности расходования
энергии, получаемой из жидкого топлива в
двигателях внутреннего сгорания.

15.

Современные наноматериалы являются отличной
базой для создания более эффективных солнечных
батарей. Это показали исследования ученых из
США и Великобритании, предложивших
использовать для поглощения солнечного света
нанопровода, нанотрубки и графен, работы
совместной группы из Нидерландов, Израиля и
Великобритании, направленные на повышение
эффективности существующих технологий .
Учеными из США был разработан новый
материал, который, благодаря присутствующим
наночастицам, на 60% эффективнее преобразует
тепловую энергию в электрическую. К слову,
материал, по данным ученых, сохраняет свои
свойства до 700 градусов по шкале Цельсия.

16.

2011 год был богат на новые предложения. К
примеру, ученые из Германии использовали
предложенную еще в 1990-х годах идею
построения квантового компьютера на базе
кристалла кремния с примесями атомов
фосфора и модернизировала ее. Подобный шаг
позволил значительно повысить
теоретическую скорость работы квантового
компьютера такой конструкции, хотя опытный
образец в этом году так и не был предложен.
Это значит, что благодаря исследованиям,
проведенным в 2011-м, мы стали на один шаг
ближе к созданию новых вычислительных
устройств.

17.

Подводя итоги года, нельзя не вспомнить об
одном печальном юбилее – 25 лет назад произошла
трагедия на ЧАЭС. Хотя научное сообщество не
несет ответственности за это событие
(специальная комиссия заключила, что причиной
аварии стало нарушение правил эксплуатации
АЭС), оно оказало огромное влияние на
энергетическую отрасль.

18.

Ущерб от аварии на АЭС «Фукусима-1»
составит порядка 74 млрд долларов.
Занимавшиеся подсчетом ущерба специалисты
взяли за основу данные об авариях на
Чернобыльской АЭС и американской атомной
станции «Тримайл-Айленд», разработав
сравнительную таблицу для учета масштабов
загрязнения.
В соответствии с выводами экспертов,
демонтаж четырех реакторов аварийной АЭС
обойдется в 14,9 млрд долларов. На компенсации,
дезактивацию зараженных земель и другие меры
по ликвидации последствий аварии предстоит
потратить около 52 млрд долларов.
Финансирование работ и выплат обеспечит
специальный компенсационный фонд, созданный
после аварии и пополняющийся за счет японского
бюджета, финансовых учреждений и
энергокомпаний. Озвученная сумма ущерба от
аварии может возрасти за счет расходов на
дезактивацию почвы.
Авария на АЭС «Фукусима-1» произошла в
марте этого года и привела к утечке радиации в
воздух и почву. Из 20-километровой зоны вокруг
станции пришлось эвакуировать 146 тыс.
человек.

19.

В преддверии Нового года остается пожелать,
чтобы поводов для подобных
воспоминаний было как можно меньше.