Графен признан самым прочным материалом на Земле

Эксперименты, проведенные группой физиков Колумбийского университета, показали, что графен является самым прочным материалом из известных науке на сегодняшний день. Свои выводы ученые опубликовали в журнале Science.

Графен - углеродная пленка толщиной в один атом, был получен в 2004 году группой Андре Гейма (Andre Geim) из Манчестерского университета. Графен можно представить себе как двумерный "срез" кристаллической гексагональной решетки графита.

Физики из Колумбийского университета изучали механические свойства графена. В своих экспериментах они использовали частицы графена диаметром от 10 до 20 микрометров. Ученые помещали частицы на кристаллическую пластину, с отверстиями диаметром от одного до полутора микрометров. Ученые "давили" на незакрепленные частицы графена, расположенные над отверстиями, с помощью алмазной иглы атомно-силового микроскопа и оценивали, насколько сильно они деформируются.

Исследователи обнаружили, что прежде чем частицы графена начнут разрушаться, их можно продавить вниз приблизительно на 100 нанометров с силой около 2,9 микроньютона. Согласно подсчетам ученых, это соответствует пределу прочности на разрыв, равному 55 ньютонов на метр. Если бы физикам удалось получить слой графена толщиной с обычную пищевую пленку (около 100 нанометров), то для ее разрыва потребовалось бы приложить силу около 20 тысяч ньютонов. Если принять во внимание, что вес тела - это сила, с которой оно давит на опору, то для разрыва гипотетической графеновой пленки потребовалась бы тело массой около двух тонн.

Кроме необычной прочности графен обладает еще целым рядом уникальных характеристик. В частности, самая высокая среди известных материалов подвижность электронов делают его вероятным кандидатом на "материал номер один" в наноэлектронике.

Айсберги обвинили в разрушении экосистем Антарктиды

Специалисты Британского антарктического общества предположили, что увеличение количества айсбергов, вызванное потеплением, приводит к разрушению экосистем прибрежных антарктических вод. С пресс-релизом исследования, опубликованного в журнале Science, можно ознакомиться на сайте общества.

Исследователи разместили на дне океана вдоль западной части Антарктического полуострова множество специальных маркеров. Ежегодно в течение пяти лет они проверяли, целы ли они. Подсчитывая число поврежденных маркеров, размещенных на трех различных глубинах, ученые определяли ущерб, который айсберги наносят морскому дну. Они обнаружили, что в последние годы степень повреждения дна существенно возросла.

Воздействие увеличившегося числа айсбергов может необратимо нарушить некоторые популяции. По мнению ученых, в наибольшей опасности находятся антарктические черви, водяные пауки, морские ежи и еще некоторые организмы. Постоянное разрушения их естественных мест обитания может привести к тому, что популяции могут не восстановится.

Западная часть Антарктического полуострова - это область, где рост температуры выражен сильнее, чем в других местах Земли. Так, за десять лет там становится, в среднем, на полградуса теплее. Рост температуры сопровождается уменьшением количества полярного льда, который в норме "запечатывает" айсберги, что приводит к их усиленному образованию. Прохождение айсбергов приводит к "расчищению" территории, и пустые пространства обычно быстро заполняют различные виды животных.

Швейцарцы сконструировали рентгеновский сверхмикроскоп

Группа швейцарских ученых под руководством профессора Франца Пфайфера (Franz Pfeiffer) из университета Лозанны EPFL сконструировала рентгеновский микроскоп с самым большим в мире коэффициентом увеличения. Они стали первыми, кому на практике удалось реализовать идею дифракционной микроскопии. Подробная статья опубликована в журнале Science.

В основе микроскопа лежит Швейцарско-французский синхротрон (ускоритель частиц, являющийся источником сверхъяркого рентгеновского излучения), установленный в Институте Пауля Шеррера. Для регистрации рентгеновских лучей использовался новейший детектор "Пилатус". Он отличается от остальных тем, что способен быстро и почти без искажений "ловить" рентгеновские фотоны на достаточно большой площади. Аналогичные детекторы установлены в Большом адронном коллайдере.

В основе принципа работы микроскопа лежит явление дифракции – изменения параметров излучения при прохождении через неоднородную среду. В микроскопе происходит горизонтальное сканирование объекта, помещенного в фокус рентгеновского луча. Благодаря своей скорости, детектор "Пилатус" регистрирует не только интенсивность выходного сигнала (как в обычных электронных микроскопах), но и позволяет получить подробную дифракционную картину проникающего излучения. После этого к данным, которые представляют собой несколько десятков тысяч индивидуальных двумерных изображений, применяется специальный алгоритм. Он воссоздает из этих фотографий подробную трехмерную картину объекта.

Традиционные электронные микроскопы позволяют получать визуальную информацию только о поверхности изучаемого образца. Кроме этого, требуется, чтобы объект находился в вакууме. Новый микроскоп лишен этих недостатков. Сами ученые считают, что прибор найдет широкое применение в биологии и нанотехнологиях. Он позволяет, например, изучать полупроводниковые объекты нанометрового размера, а также внутреннее устройство живых клеток. Идеи, лежащие в основе микроскопа, можно использовать для создания электронных и оптических дифракционных микроскопов.