Журнал Компьютерра - Журнал «Компьютерра» №43 от 22 ноября 2005 года

К любопытным выводам пришли теоретики из Массачусетского технологического института, промоделировавшие поведение искусственных мускулов на суперкомпьютере. Расчеты предсказывают, что облучение полимеров светом с подходящей длиной волны может заставить их сокращаться в тысячу раз быстрее человеческой мускулатуры.

Сегодня роботы с искусственной мускулатурой могут похвастать силой, но никак не проворством. Их конечности движутся на два порядка медленнее наших. В последние годы мускулатуру роботов изготавливают из так называемых сопряженных полимеров. Помещенные в жидкий или гелеобразный электролит, эти полимеры могут сокращаться под действием электрического тока. Механизм их работы был не ясен, и ученые действовали методом проб и ошибок. Предполагалось, что полимерная цепочка изгибается, если ее определенные места получают дополнительный электрический заряд. Заряд по полимерной цепочке распространяется в виде солитона - волны электронной плотности особой устойчивой формы (сине-красная капля на рис. 1, красный шарик обозначает ион электролита). Было ясно, что неторопливая диффузия ионов электролита и делает сокращение пластиковых мускулов таким медленным.

Ученым впервые удалось смоделировать поведение полимерной цепочки, исходя из уравнений квантовой механики. Расчеты показали, что облучение цепочки светом с определенной длиной волны может возбудить в ней солитон и вызвать изгиб без использования ионов электролита (рис. 2, красным цветом обозначена область с положительным зарядом, возникающим под действием излучения). Это открытие должно сделать мускулатуру роботов значительно легче и в сто тысяч раз быстрее.

Теперь дело за экспериментальным подтверждением теоретических предсказаний и поиском практических реализаций быстрой световой мускулатуры. - Г.А.

Сотрудники Швейцарского федерального технологического института, Потсдамского университета и Института Зюса в Берлине сконструировали оптический сканирующий микроскоп, позволяющий изучать образец, даже если он находится в полной темноте.

Традиционные оптические микроскопы мало изменились со времени своего изобретения. Световые волны от внешнего источника рассеиваются на объекте наблюдения, а затем проходят через систему линз, которая и формирует его увеличенное изображение. Новый же микроскоп устроен совсем иначе. Его основной элемент - наночастица золота, закрепленная на конце тончайшего стержня из стекловолокна. Этот стержень располагается перпендикулярно предметному столику и практически касается поверхности исследуемого объекта. Сбоку на наночастицу направлен сфокусированный пучок света от ксеноновой лампы.

Как же действует этот необычный инструмент? Падающие на крупицу золота фотоны возбуждают в ней индуцированное излучение. Резонансная частота и ширина спектральных линий излучения определяются не только материалом и формой наночастицы, но и непосредственным окружением. Если непрерывно считывать эти параметры во время движения стержня над объектом наблюдения, то можно реконструировать изображение поверхности изучаемого образца (естественно, с помощью компьютера).

Наночастицу-пробник совсем не обязательно возбуждать посредством освещения - для этого пригодно и переменное электрическое поле, так что новый прибор назвали оптическим микроскопом весьма условно. Он, конечно, не способен заменить обычный микроскоп, но зато обладает целым букетом редких достоинств. К примеру, индуцированное излучение наночастицы очень чувствительно к диэлектрическим постоянным соседних предметов, и поэтому новый микроскоп можно использовать для сканирования диэлектрических характеристик. Поскольку наночастица-пробник очень мала и находится в непосредственной близости к исследуемому объекту, прибор обладает чрезвычайно высокой разрешающей способностью. - А.Л.

Ученые из исследовательского центра Litwin-Zucker (штат Нью-Йорк) опубликовали результаты работы, которая несомненно порадует любителей красного вина. Оказывается, вино содержит полифенольное соединение ресвератрол, которое снижает содержание в клетках мозга амилоидного белка, накапливающегося при болезни Альцгеймера. Вероятно, ресвератрол активизирует протеосомы - внутриклеточные структуры, отвечающие за разрушение ненужных и дефектных белков.