Технологические новинки, могущие иметь применение в космосе.

[dan14444]

1. При таких удельных тепловых нагрузках и агрессивной химической среде отражающих покрытий не бывает.

"Таких" - это каких? Взять упомянутый импульсник (зачем??? :shock: ), организовать плазму в контакте с зеркалом - тады да, испортить можно что угодно... :lol:
Но магнитное удержание, например, тут давнооо упоминалось.

2. В этих же условиях наночастицы серебра вряд ли выживут.

А зачем им, собсна, выживать? Они катализируют пробой и давят флуктуации оптической плотности - больше от них ничего не надо.
(Хотя вопрос выживания и светорассеяние на плазмонах в таких условиях - тема интересная сама по себе.)

3. Просьба не обижаться на нижеследующие несколько фраз. Это не наезд, а констатация факта. Судя по вопросам, которые Вы поставили "по цитатам", Вы просто не поняли, про что вообще я говорил. Вы просто не в теме. Совсем.

Да как на такое обижаться можно - юмор полезен для здоровья:
То для того, чтобы светить в одну конкретную длину волны (гм... ) "нужен перестраиваемый лазер". То фантастический термин "длина поглощения"...  А перестройка длины волны в реальном времени, да для такой мощности... Это ж какую фантазию надо иметь и в какой "теме" быть!

Ссылка на американские игрушки не впечатляет, потому как подобного рода результатам уже лет 30.

Нет, ну где я ещё так повеселюсь? Четыре года превращаются в 30, а миллиарды долларов выделяются за красивые глазки.

Смысл ссылки - в том, что разработана система наведения для мегаваттников, компенсирующая рефракцию и смещение.

Лазерные дырки в толстой бронеплите приходилось лично созерцать лет 20 назад на одном заброшенном полигоне, ну и что?

Вот именно - ну и что?
Не обижайтесь, но вы просто не понимаете, что требуется от лазерной системы подвода энергии. Вот и возникают то импульсные лазеры, то перестраиваемые, то дырки в бронеплитах... Повторяю - почитайте соответствующие посты вверх по ветке.

[Chilik]

... организовать плазму в контакте с зеркалом - тады да, испортить можно что угодно... :lol:
Но магнитное удержание, например, тут давнооо упоминалось.

Эээээ... это шутка у Вас такая? Какое, к чёрту, магнитное удержание при таких параметрах???
hint 1: степень ионизации рабочего тела должна быть большой
hint 2: про магнитное удержание имеет смысл говорить тогда, когда ларморовская частота много больше частоты столкновений
hint 3: чтобы работало предыдущее высказывание, нужно иметь параметр бета (отношение давления плазмы к давлению магнитного поля) меньше единицы.
Нарушение любого из этих условий означает, что магнитного удержания нет. У Вас нарушены все три.

Да как на такое обижаться можно - юмор полезен для здоровья:
То для того, чтобы светить в одну конкретную длину волны (гм... ) "нужен перестраиваемый лазер". То фантастический термин "длина поглощения"...  А перестройка длины волны в реальном времени, да для такой мощности... Это ж какую фантазию надо иметь и в какой "теме" быть!

Блин, опять ликбез придётся устраивать.
1. По поводу перестраиваемого лазера. Думал, разжёвывать на уровне начальной школы не придётся. Поехали: у Вас ракета должна лететь или на стартовом столе стоять? Если стоять, тогда лазер не нужен. Если лететь, то у ракеты должна быть какая-то скорость. Скорость у Вашей ракеты появляется мгновенно или нет? Если мгновенно, то это взрыв и лазер, опять же, не нужен. Если же не мгновенно, то она, в соответствии с ускорением, увеличивается во времени. Пока понятно, успеваете? Дальше потребуется знание того, что такое эффект Доплера. Про него есть много где, объяснять тут не буду. Чтобы сохранить резонанс с выбранным энергетическим уровнем атома/молекулы в движущейся системе ракеты, потребуется подстройка излучателя в лабораторной системе отсчёта. Широкую полосу излучать можно, но неэффективно: пробег основной части излучения становится больше размеров системы и поглощается стенками камеры.
2. Чем не угодил термин "длина поглощения"? Ну, если хотите, интерпретируйте его как "величина, обратная произведению плотности рабочего тела на сечение поглощения электромагнитной волны заданной частоты". Не совсем честно, конечно, т.к. это определение годится только для постоянной плотности рабочего тела, но давать более корректное словесным описанием - смертоубийство, а формулки в форуме я писАть не научился.
3. Про "А перестройка длины волны в реальном времени, да для такой мощности... Это ж какую фантазию надо иметь и в какой "теме" быть!" - могу только повторить сказанное выше про необходимость наличия базовых знаний по тому предмету, судить о котором берётесь. В принципе конкретно задача перестройки частоты генерации лазера в реальном времени - не из серии суперсложных. Примерно - лабораторная работа на одно занятие в Оптическом практикуме для второкурсников физического факультете НГУ (естественно, предполагаем наличие работающего оборудования). Решается введением в резонатор задающего генератора лазерной системы дифракционной решётки, мощность оконечных каскадов усиления в задачу уже не входит, если там всё сделано грамотно. Применительно к "ракетному" проекту проблемы совсем другого сорта.

Смысл ссылки - в том, что разработана система наведения для мегаваттников, компенсирующая рефракцию и смещение.

Да нет у ссылки этого смысла. Такие системы разработаны давно, используются давно на всех приличных астрономических обсерваториях. Попробуйте погуглить по словам "адаптивная оптика" или искусственная звезда". На мощных импульсных лазерах, кстати, тоже используется - там требуется бороться с неоднородностями активной среды.

Не обижайтесь, но вы просто не понимаете, что требуется от лазерной системы подвода энергии.

Почему не понимать - понимаю. Только полёт мысли в этой ветке бледен. Вот проект Хиус-5 был - вещь! Собственно, всё, что я попытался написать выше по ветке, относилось не к тем мелочам, которые обсуждались в этой ветке, а к более фундаментальным вопросам, получить ответ на которые нужно задолго до того, как пытаться считать потребные мегаватты или сантиметры. И ещё замечание напоследок. Слова пишутся не зря. И если в каком-то месте я писАл про отличие импульсных систем от стационарных, то неплохо бы поразмыслить над тем, почему это было сделано. Как говаривал Винни, "это жу-жу-жу неспроста".

[dan14444]

Эээээ... это шутка у Вас такая? Какое, к чёрту, магнитное удержание при таких параметрах???

Эээээ.... Таких - это каких?  :shock:

Блин, опять ликбез придётся устраивать. Sad
1. По поводу перестраиваемого лазера. Думал, разжёвывать на уровне начальной школы не придётся. Поехали: у Вас ракета должна лететь или на стартовом столе стоять? Если стоять, тогда лазер не нужен. Если лететь, то у ракеты должна быть какая-то скорость. Скорость у Вашей ракеты появляется мгновенно или нет? Если мгновенно, то это взрыв и лазер, опять же, не нужен. Если же не мгновенно, то она, в соответствии с ускорением, увеличивается во времени. Пока понятно, успеваете? Дальше потребуется знание того, что такое эффект Доплера. Про него есть много где, объяснять тут не буду. Чтобы сохранить резонанс с выбранным энергетическим уровнем атома/молекулы в движущейся системе ракеты, потребуется подстройка излучателя в лабораторной системе отсчёта. Широкую полосу излучать можно, но неэффективно: пробег основной части излучения становится больше размеров системы и поглощается стенками камеры.

Ржунимагу. Ликбез, значит... Это в плазме-то, да с катализом плазмонами есть такая узкая линия, что Доплер с неё собьёт на ускорениях порядка нескольких G? Плазмонный пик - десятки а то и сотни нанометров, если не в курсе. Посчитайте сами, насколько максимум уползёт! :lol:

2. Чем не угодил термин "длина поглощения"? Ну, если хотите, интерпретируйте его как "величина, обратная произведению плотности рабочего тела на сечение поглощения электромагнитной волны заданной частоты".

Да понятно, как интерпретировать. Но чем вам стандартная оптическая плотность не угодила или средняя длина пробега -  что вы свои термины на ходу выдумываете?... :roll:

3. Про "А перестройка длины волны в реальном времени, да для такой мощности... Это ж какую фантазию надо иметь и в какой "теме" быть!" - могу только повторить сказанное выше про необходимость наличия базовых знаний по тому предмету, судить о котором берётесь. В принципе конкретно задача перестройки частоты генерации лазера в реальном времени - не из серии суперсложных. Примерно - лабораторная работа на одно занятие в Оптическом практикуме для второкурсников физического факультете НГУ (естественно, предполагаем наличие работающего оборудования). Smile Решается введением в резонатор задающего генератора лазерной системы дифракционной решётки, мощность оконечных каскадов усиления в задачу уже не входит, если там всё сделано грамотно. Применительно к "ракетному" проекту проблемы совсем другого сорта.

Вы что, не понимаете что при современных технологиях мегаваттные и выше лазеры с перестраиваемой частотой - болезненный бред? Или вы мне объясняете про то, что перестраиваемые лазеры бывают? Так я в курсе, использовал их в SERS.

Да нет у ссылки этого смысла. Такие системы разработаны давно, используются давно на всех приличных астрономических обсерваториях. Попробуйте погуглить по словам "адаптивная оптика" или искусственная звезда". На мощных импульсных лазерах, кстати, тоже используется - там требуется бороться с неоднородностями активной среды.

Йоооо.... Ключевые слова: непрерывный, мегаваттный. Демонстрационный запуск в 2004 году. По результату бюджет проекта на 2005 - порядка $500000000.

Собственно, всё, что я попытался написать выше по ветке, относилось не к тем мелочам, которые обсуждались в этой ветке, а к более фундаментальным вопросам, получить ответ на которые нужно задолго до того, как пытаться считать потребные мегаватты или сантиметры.

Вам нужен рецепт счастья, для всех и даром? Звиняйте, нету.  :lol:
А в число "мелочей" в ветке входят "быстрые" лазерные СБ, вопросы ионизации и удержания, оценки мощности и типов лазеров, типы двигателей для разных ступеней... Но нет, вам фундаментальнее подавай...  

И ещё замечание напоследок. Слова пишутся не зря. И если в каком-то месте я писАл про отличие импульсных систем от стационарных, то неплохо бы поразмыслить над тем, почему это было сделано. Как говаривал Винни, "это жу-жу-жу неспроста". Smile
 :lol:

Вот только загадок мне и не хватало. Нафиг, нафиг, неправильная пчела!   :lol:

[sychbird]

Тема интересная, меня тоже интересует, хоть я и менее "копенгаген" в тонкостях, но несколько напрягает стиль дискуссии.
Ниже цитата из другой ветки:

... и я снимаю все претензии к кавитации.. :shock:
...10^14 - это дофига. ...
Но я ОЧЕНЬ сильно сомневаюсь в достоверности. Как там с ссылками?

1. А вот это зря. То, про что говорили и я, и Fakir - не кавитация, а сферическая имплозия.
2. 10^14 - это дофига.
3. Ссылки есть у товарища майора. Возможно, есть и где-то ещё.

P.S. По теме кумуляции энергии есть известный обзор http://www.ufn.ru/ufn90/ufn90_11/Russian/r9011e.pdf , там полезно обратить внимание на разделы, в которых обсуждаются разного рода неустойчивости и эффекты, приводящие к тому, что простейшие гидродинамические модели (которые обычно и используют все великие изобретатели) перестают работать при более-менее серьёзных параметрах и больших коэффициентах сжатия.

Друзья, а чем Вас не устраивает этот формат здесь? Извиняюсь за занудство, на приличных семинарах и не такое  можно услышать, коли люди за истину бьются со страстью, но там, как правило, все свои. А здесь молодежь  любознательная пробегает. Кто-то должен подпирать спиной "канон", если не хотим вселенской "попсы" и в инете.
Я не против "не зря это жу-жу-жу" и "неправильной пчелы"   Элегантность в сарказме "канон" всегда приветствовал.

[sychbird]

Метод структурирования кремния без высоких температур

Алюминий сможет оказаться весьма полезным для низкотемпературного структурирования неупорядоченного кремния в упорядоченный, что может привести к удешевлению производства полупроводников.
Упорядоченные кристаллы кремния работают более эффективно в солнечных панелях. Однако до настоящего времени существовал лишь один способ производства этих материалов – производство при высоких температурах.
Слой алюминия понижает температуру кристаллизации аморфного кремния (a-Si). На первом этапе a-Si заполняет пустоты между зернами в слое алюминия. При достижении пленкой a-Si критической толщины начинается этап кристаллизации. (Исследователи из Института Изучения металлов Макса Планка в Штутгарте нашли способ понижения температуры кристаллизации кремния с 700

[sychbird]

Подобные структуры могут послужить  для крайне радиоционностойких технологий записи информации.

Отдельные атомы расположены в предопределенную наноструктуру
Исследователи из Института Электроники Твердого Тела им. Пауля Друде (Берлин) упорядочили отдельные атомы различных элементов, получив наноструктуры предопределенного размера и состава.
Трехмерное отображение «топографии» девятиатомной цепи, состоящей из трех атомов кобальта и шести атомов меди, полученное с помощью низкотемпературной сканирующей туннельной микроскопии. На краях и в центре цепочки располагаются отдельные атомы кобальта. Межатомное расстояние в цепи 2.55 Ангстрем. Исследовательская группа, возглавляемая Штефаном Фельшем (Stefan Foelsch) использовали медь и кобальт для получения цепочек различного строения на поверхности субстрата, представляющего собой кристаллическую медь.
Фельш отмечает, что манипуляции с атомами проводились при низкой температуре с помощью сканирующей туннельной микроскопии. Он поясняет, что, как это не удивительно, квантовый эффект, проявляемый полученным субструктурами, может быть объяснен в рамках любого вузовского учебника по физике, описывающего электронные свойства простых молекул. Таким образом, появляется возможность «кроить искусственные молекулы», состоящие из магнитных и немагнитных элементов.
Полученные и охарактеризованные наноструктуры представляют собой многообещающую модель для будущих исследований в области магнитных свойств малоразмерных объектов, состоящих из небольшого количества атомов. Фельш заявляет, что рассматривает такого рода исследования как ближайший этап своей научной деятельности.

Источник: Physical Review Letters, 2007, web advanced publish

[Chilik]

Эээээ... это шутка у Вас такая? Какое, к чёрту, магнитное удержание при таких параметрах???

Эээээ.... Таких - это каких?  :shock:

Давление в КС известно. 100 атмосфер - это примерно давление, которое оказывает магнитное поле напряжённостью 5 Тл на сверхпроводник. Если берём действительно "предельные" двигатели, то там, как понимаю, и выше 250 ати бывает. В этой теме, как понимаю, хочется удельное выделение энергии в КС поднять за счёт подвода излучения извне. То есть должно быть ещё выше. Это уже просто по давлению подходит к полям масштаба 10 Тл. Они нужны практически в стационаре, на десяток минут минимум. Это может обеспечить только сверхпроводящая обмотка, медь вроде бы не стоИт в нужных габаритах соленоида (т.е. чтобы КС+сопло были в поле) в стационаре, и в тепло с медной обмотки уходит столько, что это отдельная сложнейшая задача. Но всё предыдущее написано зря, т.к. там при большой плотности очень низкая температура (с плазменной точки зрения). Поэтому частота столкновений много больше ларморовской и плазма просто потечёт поперёк поля на стенку. Даже если она полностью ионизирована, что в данном случае далеко не так. А на нейтральные частицы, коих большинство, поле просто не действует.

Ржунимагу. Ликбез, значит... Это в плазме-то, да с катализом плазмонами есть такая узкая линия, что Доплер с неё собьёт на ускорениях порядка нескольких G? Плазмонный пик - десятки а то и сотни нанометров, если не в курсе. Посчитайте сами, насколько максимум уползёт! :lol:

Вот ржать не надо, а то нас sychbird и прочие уважаемые участники форума из списка приличных людей вычеркнут, как тогда отношения выяснять будем? Шутка.
Теперь по существу. В этом месте у нас мировоззренческое расхождение, и, боюсь, мы друг другу ничего не докажем. Моя позиция такова: в КС и сопле тепловые нагрузки на материалы таковы, что никакие пылевые частицы не выживут. Это относится и к предложенным Вами наночастицам серебра. Почему вольфрам-тантал-графит горят и этот факт прикрывается интеллигентщиной типа "абляционное покрытие сопла и камеры сгорания", а горазно более нежное серебро выживет? Не Станиславский, но за ним повторю: не верю! Так что там будет не пыль, а в лучшем случае молекулярные кластеры не слишком большой массы. Аргументы просты. Длина свободного пробега частиц очень мала, система сильно столкновительна и реализуется минимум режим локального термодинамического равновесия. По моему текущему разумению, испарятся эти наночастицы.
Теперь несколько другой момент. Я не готов строго утверждать что-то по поводу плазмонов. Но не факт, что на наноразмерах можно будет оперировать теми же понятиями, которые были получены для макрообразцов. Просто хотя бы потому, что размер наночастицы много больше длины волны видимого света. Скорее, взаимодействие будет описываться не возбуждением квазичастиц, а чем-то похожим на адиабатическое наложение внешнего поля и его снятие - т.е. появится поляризация и исчезнет в ноль, не приводя к потере энергии. Но, повторюсь, этими делами конкретно не занимался никогда, хотя и знаю, что оптические свойства наноматериалов отличаются от обычных. Так что тут просто общефизические рассуждения, которые, скорее всего, являются правильными.
И ещё одно замечание. Я не очень понимаю, насколько самосогласованным является Ваше исходное предложение (в предположении, что всё работает так, как и задумано). Хорошо, пусть наночастицы там живут. Пусть даже идёт поглощение излучения на плазмонах. Дальше что? Плазмон (это объяснение для посторонних читателей) - это мудрёное название простого обстоятельства: часть энергии может перейти во внутреннюю энергию кристаллической решётки твёрдого тела. Так вот, допустим, закачали мы энергию в плазмоны, дальше что? Как её в рабочее тело передать, при всём при том, что средняя тепловая энергия частиц в камере сгорания порядка половинки-четвертинки от энергии химической связи? Передача энергии наоборот пойдёт, снаружи внутрь этих частиц, так термодинамика работает. А закачать в решётку энергию выше мы не можем - решётка порвётся. Что я неправильно понял?

Да понятно, как интерпретировать. Но чем вам стандартная оптическая плотность не угодила или средняя длина пробега -  что вы свои термины на ходу выдумываете?... :roll:

В каждой области физики есть устойчивые любимые термины и жаргонизмы. В данном случае была попытка ориентироваться на общую аудиторию. Всё-таки понятие длины свободного пробега гораздо более фундаментально, чем оптическая плотность. И, в данном случае, использование величины, имеющей размерность длины, более понятно и удобно для использования. Что касается термина "средняя длина пробега", то он неприменим совсем. Если бы было торможение заряженных частиц - то пожалуйста, но для излучения это совсем неправильно.

Вы что, не понимаете что при современных технологиях мегаваттные и выше лазеры с перестраиваемой частотой - болезненный бред?

Вы забыли прибавить слово "непрерывные". Хотя тут речь про непрерывные гигаваттные народ почему-то ведёт, и это никого не смущает. Меня, правда, смущает по разным причинам, часть из которых тут озвучил. Поэтому единственная моя мысль, которую хотелось бы донести до сообщества - что вся эта затея с лазерной подсветкой сопла является по моему мнению блажью, не основанной пока вообще ни на чём.

Йоооо.... Ключевые слова: непрерывный, мегаваттный. Демонстрационный запуск в 2004 году. По результату бюджет проекта на 2005 - порядка $500000000.

Я на самом деле не понимаю, в чём там новость. Много нулей? Проект NIF почти на порядок дороже даже без самолёта, да и точность фокусировки и позиционирования каждого из 196 лучей там на порядки выше. Адаптивная оптика есть и в России, и у них. Ставится она в задающий генератор, так что мегаватты к ней не относятся. Возможно, у американцев уникально компактная машина, но для обсуждаемой тут задачи это неважно. Всё равно нескольких порядков по мощности не хватает. Дальше энергетика стандартно набирается за счёт модульности, то есть денег. Если позволят другие фундаментальные ограничения, которые могут возникнуть.

А в число "мелочей" в ветке входят "быстрые" лазерные СБ, вопросы ионизации и удержания, оценки мощности и типов лазеров, типы двигателей для разных ступеней... Но нет, вам фундаментальнее подавай...  

Конечно. Во-первых, так интереснее. Во-вторых, сначала принимается принципиальное решение: "мост строим вдоль или поперёк". И именно это решение обязано быть правильным. Можно сколько угодно обсуждать и оценивать мощности и типы лазеров, но если существуют фундаментальные причины, приводящие к нереализуемости такой схемы в принципе, то с их поиска и оценки и следует начинать.

[dan14444]

В этой теме, как понимаю, хочется удельное выделение энергии в КС поднять за счёт подвода излучения извне. ...

Ни боже мой! Я говорю о специализированном "лазерном троллейбусе" как альтернативе "космическому лифту". Гибриды - это не моё!!!  :lol:

А для специализированного двигателя поля в 10 Тл вокруг точки фокуса и по настоящему горячая плазма уже не выглядят полным бредом, хотя проблем разумеется будет много.

Так что там будет не пыль, а в лучшем случае молекулярные кластеры не слишком большой массы.  ....
Я не готов строго утверждать что-то по поводу плазмонов. Но не факт, что на наноразмерах можно будет оперировать теми же понятиями, которые были получены для макрообразцов.

А я, собственно, именно о них, о кластерах... Для меня, в силу специфики моей области, плазмоны вне наноструктур - почти нонсенс.
5-10 нм для плазмонов достаточно - экспериментальный факт.
Стабильность: забывайте, что система динамическая, в отличие от покрытия сопла. Т.е. они постоянно вводятся в газ, чтобы не случилось "провала" в оптической плотности и плазма не потухла при флуктуациях излучения.

Так вот, допустим, закачали мы энергию в плазмоны, дальше что?

Я вот от чего отталкиваюсь: наночастицы за счёт плазмонов свет ловят совершенно с безумной эффективностью. Далее идут хитрые процессы рассеивания или передачи энергии ближайшим молекулам. Ну или решётка порвётся, как вы сказали. В любом случае ИМХО частица сгенерирует плазму при плотности излучения, заметно меньшей чем требуется для классического пробоя.
А этот эффект "поджига" ИМХО одина из основных проблем для двигателя с прямым преобразованием лазерной энергии.

Что касается термина "средняя длина пробега", то он неприменим совсем. Если бы было торможение заряженных частиц - то пожалуйста, но для излучения это совсем неправильно.

А, собсна, почему? Для фотона легко посчитать среднее расстояние, которое он пройдёт прежде чем поглотится или рассеется. И в чём проблема?

Во-вторых, сначала принимается принципиальное решение: "мост строим вдоль или поперёк".

ОК, приведу несколько исходных тезисов:

1. Лазерный "троллейбус" ИМХО единственная альтернатива современным летающим бочкам. Его можно пытаться делать уже сейчас, в отличие лифта и т.п.

2. Исходное ограничение - мощность и цена энергии в виде излучения. ИМХО лучший вариант - батареи диодных лазеров. Дешёвые, живучие, высокий КПД. Допустим, миллион 10Вт элементов для начала. Ну или обычные мегаваттники, разумеется.

3. Первая ступень использует атмосферу как рабочее тело, соответственно нет ограничений на массу снизу и нет необходимости тащить топливо. Разумеется, ступень многоразовая.
Варианты двигателя:  
1)что-то вроде прямоточника с зеркалом и опосредованным нагревом
2)прямой нагрев воздуха/магнитная ловушка
3)гипотетическая "быстрая" CБ (где-то в ветке я давал ссылку на кандидата) и электрический движок.

4. Вторая (заатмосферная) ступень тащит рабочее тело с собой, но поскольку энергия "дармовая" - использует его более эффективно (ионник/"быстрая" CБ или очень горячая плазма/прямой нагрев).

5. Для мегаваттных лазеров масса ступеней - десятки или сотни килограмм для первой, единицы для второй.

[sychbird]

На смену вольфрамовой нити приходит алюминиевая фольга
Исследователи из Университета Иллинойса разрабатывают панели из микрополостных плазменных ламп. Тонкие и легкие световые панели со временем найдут применение в освещении жилых и рабочих помещений, а также для выполнения биомедицинских задач.
Руководитель проекта, профессор Университета Иллинойса Гари Эден (Gary Eden) сообщает, что световые панели изготовлены из алюминиевой фольги, сапфира и инертного газа. Толщина панелей составляет менее 1 мм, их можно просто повесить на стены как картины или фотографии.
Как и обычные лампы дневного освещения, микрополостные лампы излучают за счет того, что атомы инертного газа возбуждаются потоком электронов и, переходя из возбужденного в основное электронное состояние, испускают свет. Однако, в отличие от люминесцентных ламп, в микрополостных лампах плазма генерируется в микроскопических «карманах». Такое устройство позволяет обходиться без балластного сопротивления, отражателя и оболочки из тяжелого металла. В настоящий момент световые панели ярче, светлее и эффективнее ламп накаливания, ожидается, что дальнейшее усовершенствование технологии позволит достигнуть или даже превзойти эффективность люминесцентных ламп.
Плазменная панель состоит их двух слоев алюминиевой фольги, разделенной тонким изолирующим слоем высокочистого оксида алюминия. В сердце каждой лампы содержится полость, проходящая через верхний слой алюминиевой фольги и оксида алюминия. Уже изготовлены панели, с излучающей площадью более 200 см2. в зависимости от инертного газа и типа люминофора можно получить излучение любого желаемого цвета.
В пилотских экспериментах с новыми плазменными лампами исследователи зафиксировали светоотдачу, составляющую 15 Люме/Ватт. Исследователи надеются, что модификация геометрической формы микрополости и некоторые другие инженерные вопросы позволят достичь светоотдачи 30 Люмен/Ватт. Для справки: типичная светоотдача лампочек накаливания лежит в пределах 10 – 17 Люмен/Ватт.

Источник: Journal of Physics D: Applied Physics, web advanced publish

[Chilik]

Что касается термина "средняя длина пробега", то он неприменим совсем. Если бы было торможение заряженных частиц - то пожалуйста, но для излучения это совсем неправильно.

А, собсна, почему? Для фотона легко посчитать среднее расстояние, которое он пройдёт прежде чем поглотится или рассеется. И в чём проблема?

С одной стороны, традиция. С другой стороны, как-то не очень понятно, как этот термин к свету применить. Если торможение заряженных частиц происходит за счёт множественных актов взаимодействия с мишенью, то для каждой такой частицы мы можем с хорошей точностью предсказать длину пути до остановки. С фотонами все по-другому (если пока забыть про комптон-эффект и рамановское рассеяние :wink: ). Всё-таки обычно фотон поглощается в единичном акте взаимодействия. Закон ослабления по глубине - экспонента. Соответственно, у каждого конкретного фотона своя судьба - некоторые поглотятся быстро, некоторые пролетят подальше. Полная аналогия с законами радиоактивного распада: период полураспада есть величина вполне определённая, но про отдельный атом мы не можем сказать ничего.

[dan14444]

1. Не надо забывать про рассеивание, что Ми, что плазмонное (особенно для наночастиц). Эти несчастные фотоны там бродят как в лабиринте, прежде чем поглотятся целиком или частично.
2. Предсказать судьбу каждой конкретной частицы (что заряженной что фотона) нельзя абсолютно одинаково. На то она и средняя длина пробега.
3. Для радиоактивных та же фигня - среднее время жизни (матожидание) - очевидно.

Так что термин для фотонов вполне адекватен и используется.  

[sychbird]

Топливные элементы на основе ферментов
Возможно, что в ближайшем будущем ферменты-оксидоредуктазы смогут заменить дорогие платиносодержащие катализаторы в водородных топливных элементах.
Фразер Армстронг (Fraser Armstrong) и его коллеги из Оксфордского университета использовали фермент для катализа окисления водорода в воду в безопасной невоспламеняющейся смеси, содержащей всего три объемных процента водорода.
Водородные топливные элементы позволяют получать электричество за счет реакции кислорода с водородом. Этот способ получения энергии может считаться «зеленым» только в том случае, если водород получается не за счет нефти или других природных источников углеводородов. Энергетические элементы такого типа пока не могут обходиться без катализаторов, получаемых на основе драгоценных металлов. Подкласс ферментов оксидоредуктаз – гидрогеназы способствуют окислению водорода, причем эффективнее, чем катализаторы на основе платины. К сожалению, большинство этих ферментов инактивируется в присутствие даже следовых количеств кислорода.

Реакции, протекающие в топливном элементе, состоящем из графитового анода, модифицированного устойчивой к кислороду гидрогеназой R. metallidurans CH34 и графитового катода, модифицированного лакказой грибного происхождении, погруженных в водный раствор электролита в атмосфере, содержащей 3% водорода. Гидрогеназа, окисляющая водород до протона, должна создавать достаточный электрический ток для восстановления кислорода.

Исследователи из Оксфорда изучили ферменты-гидрогеназы, выделяемые из водородо-окисляющих бактерий семейства knallgas. Эти оксидоредуктазы устойчивы к действию кислорода и других газов, способных выступать в роли каталитических ядов для традиционных платиновых катализаторов. Армстронг отмечает, что обнаружение гидрогеназы, способной окислять водород, находящийся в газовых смесях в весьма разбавленном состоянии, воодушевило английских ученых проверить, насколько реально создание топливного элемента, работающего на безопасной смеси водород : воздух.

Энтони Ведд (Anthony Wedd), эксперт в области бионеорганической химии из Университета Мельбурна отметил, что работа английских коллег является очень значимым достижением. Он подчеркнул, что исследование группы Армстронга впервые объединяет возможности каталитической системы природного происхождения с практически значимыми экспериментальными условиями. Все это, по словам эксперта, делает более доступной возможность использования экологически чистой водородной энергетики.

Источник: Chem. Commun., 2006, 5033.

[sychbird]

Топливные элементы на основе ферментов
Возможно, что в ближайшем будущем ферменты-оксидоредуктазы смогут заменить дорогие платиносодержащие катализаторы в водородных топливных элементах.
Фразер Армстронг (Fraser Armstrong) и его коллеги из Оксфордского университета использовали фермент для катализа окисления водорода в воду в безопасной невоспламеняющейся смеси, содержащей всего три объемных процента водорода.
Водородные топливные элементы позволяют получать электричество за счет реакции кислорода с водородом. Этот способ получения энергии может считаться «зеленым» только в том случае, если водород получается не за счет нефти или других природных источников углеводородов. Энергетические элементы такого типа пока не могут обходиться без катализаторов, получаемых на основе драгоценных металлов. Подкласс ферментов оксидоредуктаз – гидрогеназы способствуют окислению водорода, причем эффективнее, чем катализаторы на основе платины. К сожалению, большинство этих ферментов инактивируется в присутствие даже следовых количеств кислорода.

Реакции, протекающие в топливном элементе, состоящем из графитового анода, модифицированного устойчивой к кислороду гидрогеназой R. metallidurans CH34 и графитового катода, модифицированного лакказой грибного происхождении, погруженных в водный раствор электролита в атмосфере, содержащей 3% водорода. Гидрогеназа, окисляющая водород до протона, должна создавать достаточный электрический ток для восстановления кислорода.

Исследователи из Оксфорда изучили ферменты-гидрогеназы, выделяемые из водородо-окисляющих бактерий семейства knallgas. Эти оксидоредуктазы устойчивы к действию кислорода и других газов, способных выступать в роли каталитических ядов для традиционных платиновых катализаторов. Армстронг отмечает, что обнаружение гидрогеназы, способной окислять водород, находящийся в газовых смесях в весьма разбавленном состоянии, воодушевило английских ученых проверить, насколько реально создание топливного элемента, работающего на безопасной смеси водород : воздух.

Энтони Ведд (Anthony Wedd), эксперт в области бионеорганической химии из Университета Мельбурна отметил, что работа английских коллег является очень значимым достижением. Он подчеркнул, что исследование группы Армстронга впервые объединяет возможности каталитической системы природного происхождения с практически значимыми экспериментальными условиями. Все это, по словам эксперта, делает более доступной возможность использования экологически чистой водородной энергетики.

Источник: Chem. Commun., 2006, 5033.

[sychbird]

Топливные элементы на основе ферментов
Возможно, что в ближайшем будущем ферменты-оксидоредуктазы смогут заменить дорогие платиносодержащие катализаторы в водородных топливных элементах.

Фразер Армстронг (Fraser Armstrong) и его коллеги из Оксфордского университета использовали фермент для катализа окисления водорода в воду в безопасной невоспламеняющейся смеси, содержащей всего три объемных процента водорода.

Водородные топливные элементы позволяют получать электричество за счет реакции кислорода с водородом. Этот способ получения энергии может считаться «зеленым» только в том случае, если водород получается не за счет нефти или других природных источников углеводородов. Энергетические элементы такого типа пока не могут обходиться без катализаторов, получаемых на основе драгоценных металлов. Подкласс ферментов оксидоредуктаз – гидрогеназы способствуют окислению водорода, причем эффективнее, чем катализаторы на основе платины. К сожалению, большинство этих ферментов инактивируется в присутствие даже следовых количеств кислорода.
Реакции, протекающие в топливном элементе, состоящем из графитового анода, модифицированного устойчивой к кислороду гидрогеназой R. metallidurans CH34 и графитового катода, модифицированного лакказой грибного происхождении, погруженных в водный раствор электролита в атмосфере, содержащей 3% водорода. Гидрогеназа, окисляющая водород до протона, должна создавать достаточный электрический ток для восстановления кислорода.
Исследователи из Оксфорда изучили ферменты-гидрогеназы, выделяемые из водородо-окисляющих бактерий семейства knallgas. Эти оксидоредуктазы устойчивы к действию кислорода и других газов, способных выступать в роли каталитических ядов для традиционных платиновых катализаторов. Армстронг отмечает, что обнаружение гидрогеназы, способной окислять водород, находящийся в газовых смесях в весьма разбавленном состоянии, воодушевило английских ученых проверить, насколько реально создание топливного элемента, работающего на безопасной смеси водород : воздух.
Энтони Ведд (Anthony Wedd), эксперт в области бионеорганической химии из Университета Мельбурна отметил, что работа английских коллег является очень значимым достижением. Он подчеркнул, что исследование группы Армстронга впервые объединяет возможности каталитической системы природного происхождения с практически значимыми экспериментальными условиями. Все это, по словам эксперта, делает более доступной возможность использования экологически чистой водородной энергетики.

Источник: Chem. Commun., 2006, 5033.

[sychbird]

Топливные элементы на основе ферментов
Возможно, что в ближайшем будущем ферменты-оксидоредуктазы смогут заменить дорогие платиносодержащие катализаторы в водородных топливных элементах.

Фразер Армстронг (Fraser Armstrong) и его коллеги из Оксфордского университета использовали фермент для катализа окисления водорода в воду в безопасной невоспламеняющейся смеси, содержащей всего три объемных процента водорода.

Водородные топливные элементы позволяют получать электричество за счет реакции кислорода с водородом. Этот способ получения энергии может считаться «зеленым» только в том случае, если водород получается не за счет нефти или других природных источников углеводородов. Энергетические элементы такого типа пока не могут обходиться без катализаторов, получаемых на основе драгоценных металлов. Подкласс ферментов оксидоредуктаз – гидрогеназы способствуют окислению водорода, причем эффективнее, чем катализаторы на основе платины. К сожалению, большинство этих ферментов инактивируется в присутствие даже следовых количеств кислорода.
Реакции, протекающие в топливном элементе, состоящем из графитового анода, модифицированного устойчивой к кислороду гидрогеназой R. metallidurans CH34 и графитового катода, модифицированного лакказой грибного происхождении, погруженных в водный раствор электролита в атмосфере, содержащей 3% водорода. Гидрогеназа, окисляющая водород до протона, должна создавать достаточный электрический ток для восстановления кислорода.
Исследователи из Оксфорда изучили ферменты-гидрогеназы, выделяемые из водородо-окисляющих бактерий семейства knallgas. Эти оксидоредуктазы устойчивы к действию кислорода и других газов, способных выступать в роли каталитических ядов для традиционных платиновых катализаторов. Армстронг отмечает, что обнаружение гидрогеназы, способной окислять водород, находящийся в газовых смесях в весьма разбавленном состоянии, воодушевило английских ученых проверить, насколько реально создание топливного элемента, работающего на безопасной смеси водород : воздух.
Энтони Ведд (Anthony Wedd), эксперт в области бионеорганической химии из Университета Мельбурна отметил, что работа английских коллег является очень значимым достижением. Он подчеркнул, что исследование группы Армстронга впервые объединяет возможности каталитической системы природного происхождения с практически значимыми экспериментальными условиями. Все это, по словам эксперта, делает более доступной возможность использования экологически чистой водородной энергетики.

Источник: Chem. Commun., 2006, 5033.

[sychbird]

Достижения аналитической химии на службе астрономии[/size]

Совместная исследовательская группа, состоящая из индийских и немецких химиков-аналитиков, разработала высокочувствительный метод количественного определения радиоактивного изотопа самария-146.

Этот изотоп самария, как, впрочем, и все элементы более тяжелые, чем никель, образуется в результате космических катаклизмов – взрывов новых и сверхновых звезд. В соответствии с современной космологической теорией Солнце является звездой третьего поколения. Это означает, что все объекты солнечной системы образовались из материи, разбросанной по космическому пространству в результате разрушения одной или нескольких звезд более ранних поколений. Период полураспада самария-146 составляет 100 миллионов лет.

Столь медленный распад позволяет ожидать, что самарий-146 – один из немногих радиоактивных изотопов, сохранившихся в солнечной системе еще с момента ее формирования. Таким образом, измерение содержания самария-146 в земной коре может дать важную информацию как о времени взрыва новой или сверхновой звезды, являвшейся источником радиоактивного самария, так и об условиях, в которых началось формирование Солнца и других объектов внутреннего космоса.
Вспышки новых и сверхновых звезд – единственные известные источники элементов, более тяжелых, чем никель.
Коллектив ученых, руководимый Гюнтером Коршинеком (Gunther Korschinek) из Технического университета Мюнхена, решал очень непростую задачу. Основная проблема измерения содержания радионуклида самария заключается не только в его исчезающе малых количествах в земной коре.
Существенной помехой для селективного определения радиоактивного самария является другой нуклид, близкий по комплексу физико-химических свойств – изотоп неодим-146. Содержание неодима-146 в земной коре превышает содержание самария-146 в миллионы раз.
Селективное определение изотопа, имеющего «звездное» происхождение, стало возможным благодаря разработке нового метода экстракции квазижидкими эмульсиями. Разработанная процедура позволяет отделить самарий от неодима, после чего содержание самария-146 определяется с помощью масс-спектрометрии.
Разработанная технология впервые позволила оценить количества радионуклида самария-146 непосредственно в природных образцах. Ученые надеются, что анализ полученных данных позволит заглянуть во времена, предшествовавшие образованию солнечной системы.

Источник: Analyst, 2006, web published.

[sychbird]

Cупергидрофобные материалы на основе тефлона[/size]

Кухонные панели, к которым не пристает грязь, и которые требуют чистки раз в году или реже так и остаются мечтой многих домохозяек. Британские ученые разработали способ изготовления дешевого гидрофобного материала, делающего мечту о достижении абсолютной чистоты на кухне с приложением минимума усилий былью.
Ульрих Штайнер (Ullrich Steiner) и Питер Ван дер Валь (Pieter van der Wal) из Кебриджа нашли способ получения материалов, способных оставаться чистым и сухим как лист лотоса. Поверхность листьев этого растения никогда не удерживает на себе капли воды, даже в самый сильный ливень. Благодаря низкой гидрофобности листа вода не удерживается на нем и скатывается, попутно смывая грязь. Чтобы добиться такого же гидрофобного эффекта для синтетических материалов ученые из Британии предлагают простой и недорогой метод модификации перфторполиэтилена (Тефлона).
Крупные отверстия в поверхности, оставшиеся после удаления полистирольных частиц понижают смачиваемость тефлона водой. Угол смачивания такого материала водой приближается к 170 градусов (по материалам Soft Matter).
Для получения супергидрофобных покрытий исследователи использовали метод, похожий на тот, что используется для нанесения обычных защитного тефлонового слоя на обычную кухонную посуду. Отличие заключалось в следующем: к суспензии, содержавшей частички тефлона с размером 0,2 мкм, были добавлены микрочастицы полистирола с диаметром от 6 до 25 мкм. После нанесения тефлоново-полистрироловую пленку нагревали, при этом полистирол удалялся, оставляя как на поверхности, так и во внутренних слоях поры, соответствующие размерам полистирольных гранул. Британские ученые отмечают, что именно эта высокая степень пористости материала и обуславливает низкую гидрофобность нового материала и его способность к самоочищению.

Штайнер предполагает, что его изобретение найдет свое применение не только на кухне или в ванной комнате, но, например, и в хранении лекарственных и других медицинских препаратов. Мнение британского исследователя разделяет Клаудио Дела Вольпе (Claudio Della Volpe), специалист в области прикладной физической химии Университета Тренто (Италия). Он отмечает, что в настоящее время применение супергидрофобных поверхностей ограничивается только воображением.

Источник: Soft Matter, 2007, web advanced publish

[sychbird]

Малые металлические кластеры выдают себя за атомы[/size]

Если Шив Хана (Shiv N. Khanna) прав, то он и его коллеги обнаружили портал в принципиально другую Периодическую систему, населенную кластерными "суператомами". Свойства этих образований аналогичны свойствам атомов привычной для нас менделеевской таблицы. Например, последний безлигандный кластер, полученный в группе Хана Al7– ведет себя как один поливалентный атом германия.
Исследователи отмечают, что если будет разработан способ производства кластерных «суператомов» в достаточных количествах, это позволит разработать «суператомную» химию для создания новых типов катализаторов, полупроводников и других материалов с полезными свойствами.
В последние годы Хана – ученый физик из Университета Вирджинии, и Велфорд Кастелман младший (A. Welford Castleman Jr.) из Университета Пенсильвании получают безлигандные нейтральные алюминиевые кластеры, состоящие из 13 или 14 атомов, имеющие электронную структуру и химические свойства сходные с галогенами или щелочноземельными металлами соответственно.
Они также обнаружили, что кластер Al13– показывает химическое поведение достаточно похожее на поведение аргона и других инертных газов. Наблюдаемое совпадение свойств кластеров и обычных атомов наводит ученых на мысль о том, что есть возможность генерации кластеров, повторяющих свойства всех элементов Периодической системы. Получение и изучение свойств кластера Al7–делает эту возможность все более и более реалистичной.

Все изученные «суператомы» могут проявлять переменное валентное состояние, позволяющее получить стабильные полиатомные кластеры при комбинировании «суператомов» с отдельными элементами. Так, из кластера Al7– были получены AlС7– и AlО7–.
Строение полиатомных кластеров алюминия с углеродом (а) и кислородом (d) (По материалам Proc. Nat. Acad. Sci. USA)
Ханна поясняет в статье, что для него суператомами являются те кластеры, которые проявляют не только достаточную стабильность, но и свойства, воспроизводящие химические черты атомов Периодической системы. Открытие подобных суператомов, по мнению американского физика, «расширяет таблицу Менделеева в третье измерение».

Для осознанного поиска новых кластеров, способных проявлять свойства суператомов, исследователи разработали модель, получившую название модель Джеллиум (Jellium model). Предложенная концепция описывает кластер как гомогенную матрицу, состоящую из атомных ядер и внутрисферных (невалентных) электронов. Это приближение дает возможность оценить положительный заряд, создаваемый общим кластерным ядром. Величина электрического потенциала, обусловленного существованием этого заряда, определяет распределение внешних электронов кластера. Электроны внешней электронной оболочки кластера, в свою очередь, могут рассматриваться как валентные электроны суператома.
Используя такие теоретические предпосылки, исследователи описывают электронную структуру кластеров, используя привычные для химиков способы обозначения распределения электронной плотности. Например, электронную структуру кластера Al7–, имеющего 22 валентных электрона, можно записать как 1s21p61d102s21f2.
Ханна говорит, что в ближайшем будущем его группа будет делать попытки открыть новые суператомы, используя магний, золото, бор и другие элементы.

Источник: Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 2006. 103. 18405

[sychbird]

Тонкие мембраны из кремния разделяют макромолекулы[/size]Может использоваться в перспективных технология СОЖ.

Исследователи заявляют, что жесткие ультратонкие кремниевые мембраны могут существенно улучшить производительность микроаналитических систем, установок для диализа и, в будущем, послужить материалом для создания искусственных почек.
Кристофер Штимер (Christopher Striemer) и Филипп Фоше (Philippe Fauchet) из Университета Рочестера разработали новую мембрану из пористого нанокристаллического кремния fashioned the new 15 nm-thick [porous nanocrystalline silicon (pnc-Si)], используя стандартную технику получения полупроводниковых материалов. Толщина мембраны составляет всего 15 нм.
Поры мембраны, диаметр которых варьируется от 9 до 30 нм, формируются при быстром термическом обжиге из спонтанно образующихся пустот, в то время как нанокристаллы кремния зарождаются и растут на аморфной пленке-подложке толщиной 15 нм. Пустоты пронизывают мембрану насквозь, формируя поры. Пленки из pnc-Si на удивление прочные, и способны противостоять атмосферному давлению, не разрушаясь и не подвергаясь пластической деформации.
Новые мембраны позволяют быстро и эффективно отделять белки различного размера от низкомолекулярных соединений, а также разделять белки с различной массой в условиях, соответствующих физиологическим. Возможным является также разделение белков одинакового размера и формы, но обладающих различным электрическим зарядом. Для демонстрации возможности мембран нового типа исследователи из Рочестера разделили два простых белка, масса и формы которых отличаются незначительно: бычий сывороточный альбумин и гамма-имунноглобулин.
В то время как для разделения этих белков с помощью коммерчески доступных мембран для диализа требуются часы, разделение альбумина от иммуноглобулина с помощью мембраны из pnc-Si заняло не более 10 минут.

Источник: Nature, 2007; 445, 749

[sychbird]

Молекулярные губки для улавливания углерода[/size]
представляет интерес для СЖО.

Химики из США разработали молекулярные губки, которые могут улавливать и хранить диоксид углерода. Полученные исследователями цеолиты можно легко получить, они обладают термической устойчивостью и могут использоваться для выделения CO2 из сложной смеси газов. Омар Ягхи (Omar Yaghi) с коллегами из Университета Калифорнии в Лос Анжелесе (UCLA) получили новые соединения на основе цеолитно-имидазольных каркасов (ZIF) – пористых кристаллических материалов с клеткообразной структурой, подобной при родным алюмосиликатным цеолитам [1]. В этом году Ягхи уже сообщал о получении новых сложных ZIF, некоторые из которых могут поглощать СO2 [2]. Однако, новые ZIF лучше – они не изменяют свою структуру при нагреве вплоть до 500°C и хорошо работают при комнатной температуре.
Компьютерная модель структуры ZIF-100 (Рисунок из Nature, 2008, DOI: 10.1038/nature06900) Новые молекулярные клетки, получившие названия ZIF-95 и ZIF-100, эти молекулярные клетки представляют собой самые молекулярные клетки, полученные к настоящему времени. Эти клетки состоят их 7500 атомов, их диаметр составляет до 7 нм. Полученные молекулярные клетки могут поглотить до 30 объемов CO2 на один объем ZIF-100. По словам одного из членов исследовательской группы, Бо Ванга (Bo Wang), ключом к созданию таких структур является правильный подбор органических линкеров, определяющих топологию и размеры искусственных цеолитов. Введение в структуру имидазольного линкера атома хлора позволило вырастить клетки достаточного размера. Благодаря функциональным группам в составе органических линкеров, работающих по принципу «вращающихся дверей» полученные ZIF обладают отличной селективностью, поглощая диоксид углерода и игнорируя такие газы, как азот, метан и моноксид углерода. Для повторного использования кристаллов ZIF их можно выдержать при пониженном давлении, которое будет способствовать уходу молекул CO2 из клетки. Новые ZIF относительно просто получать, поэтому исследователи надеются на то, что новые искусственные цеолиты могут использоваться для поглощения углекислого газа в промышленных. Источники: [1] Nature, 2008, DOI: 10.1038/nature06900; [2] Science, 2008, DOI: 10.1126/science.1152516