Знание-сила, 2002 № 04 (898)

Но почему «главный»? Дело в том, что дальнейший рост быстродействия и мощности компьютеров требует непрерывного увеличения плотности рабочих элементов – диодов, транзисторов, выключателей и т.д. – на единицу площади электронных схем. Сегодня эта плотность составляет 40 миллионов элементов на участке размером в почтовую марку. Наименьшие элементы на гакой схеме имеют размеры порядка 130 нанометров. Каждый следующий шаг в уменьшении этих размеров дается с огромным трудом. Теперь напомним снова, что размеры атомов и молекул – в тысячу раз меньше. Вот почему энтузиасты нанотехники утверждают, что будущее компьютеров (а с ними – и всей человеческой цивилизации) – в переходе на наноэлектронику. И вот почему создание первых наноэлектронных схем названо главным научным прорывом минувшего года.

Этот успех был достигнут в несколько этапов. В 1997 году Метцеру и Чонг-Ву Чжо (США) удалось разработать молекулы, имевшие свойства диодов, то есть односторонне проводящих устройств, этих важнейших элементов всякой простейшей электронной схемы. В 1999 году Хит и Стоддард создали молекулу, которая не только проводила ток, но при подаче на нее определенного вольтажа этот ток прерывала, то есть работала как простейший выключатель. Еще через несколько месяцев Рид и Тур сообщили о создании молекулярных транзисторов, то есть устройств, способных управлять величиной проходящего тока. К концу 2000 года было накоплено множество электронных устройств молекулярного размера, но никому еще не удалось соединить их в работающую схему, даже самую простейшую.

И вот в 2001 году это удалось сразу пяти исследовательским группам. Группа Л ибера в Гарварде сумела соединить несколько нанопроволочек и присоединить к их концам крошечные электродики, показав в итоге, что различные элементы этой схемы способны «общаться» друг с другом, как в «настоящей» электронной схеме. Затем группа Хита ухитрилась сделать своего рода «каркас» из полупроводящих молекул, который работал как «чип» с памятью в 16 битов. После этого наступила очередь углеродных нанотрубок. В августе группа Авуриса из IBM показала, что одна такая трубка, намотанная на два электрода, способна работать как «инвертор» – устройство, преобразующее сигнал низкого уровня на входе в сигнал высокого уровня на выходе и наоборот. Этот успех был развит голландской группой под руководством Деккера. Ей удалось создать логические схемы на основе транзисторов из нанотрубок.

А теперь – о «баккиболлзах»

Большое волнение физиков вызвало сообщение об открытии сверхпроводимости у весьма простого химического соединения – диборида магния. Это вещество превратилось в сверхпроводник уже при 39 градусах Кельвина (то есть выше абсолютного нуля), что было вдвое выше, чем у самых «высокотемпературных» металлических сверхпроводников. Тем самым было показано, что даже простые химические соединения могут служить перспективной основой для создания новых сверхпроводников.

Но еще более возбудил ученых следующий шаг – обнаружение сверхпроводящих способностей веществ, содержащих так называемые бакки- боллзы – молекулы в виде замкнутых сфер, составленных из 60 атомов углерода. Оказалось, что если добавить к этим молекулам щепотку щелочного металла, получившееся вещество становится сверхпроводником уже при 52 градусах Кельвина. Но и это не все. Теперь удалось еще более увеличить расстояние между этими сферами в веществе, втиснув между ними определенные органические молекулы, и рубеж сверхпроводимости скачком поднялся до 117 градусов Кельвина!

Возникла надежда, что если раздвинуть «бакки- боллз» еще немного, то удастся осуществить давнюю мечту – получить вещество, обладающее сверхпроводимостью уже при комнатной температуре. Это сулит неслыханные технические перспективы.

E.coli + хомячок = ?

Забавное сообщение сделали ученые Калифорнийского университета о том, что им удалось поймать бактерию E.coli «ин флагранти», или, как говорилось в старину, «на горячем» – когда она совокуплялась с клеткой млекопитающего (в данном случае хомячка). О том, что бактерии используют совокупление (по-научному – конъюгацию) для целей быстрого обмена генетическим материалом, ученые знали давно. Бактерии при этом сближаются друг с другом и выбрасывают наружу этакий фаллос – длинную трубочку, наполненную протоплазмой; по этой трубочке ДНК из одной бактериальной клетки перетекает в другую. Такой обмен позволяет бактериям, в частности, приобретать у товарок полезные для себя гены. Лет 12 назад было впервые замечено явление конъюгации бактерий с клетками дрожжей, и вот сейчас Вирджиния Уотерс вписала в бактериальную книгу Гиннесса новый сексуальный рекорд – сношение бактерии с хомячком. Уотерс надеется, что в будущем с помощью такой операции можно будет передавать клеткам больных нужные им гены, выведенные предварительно в бактериях.

«Роковые яйца» в широкой продаже

Кирилл Ефремов,

Владимир Сесин