ШИНЫ TWELL

В отличие от традиционных пневматических шин покрышки Tweel (фирма Michelin) поглощают энергию ударов не за счёт сжатого воздуха, а благодаря применению гибких спиц специальной конструкции. Эти спицы занимают центральную часть шины, которая прочно закрепляется на колёсном диске.

Шины Tweel в двадцать раз легче традиционных покрышек и обладают в двадцать раз меньшим сопротивлением качению. Кроме того, они имеют в пять раз более высокую поперечную жёсткость, что положительно сказывается на управляемости при прохождении поворотов и виражей. К тому же такие шины невозможно проколоть. Новая технология позволяет очень гибко подстраивать характеристики шин под различные автомобили. Шины Tweel в 2005 г. уже были испытаны на седане Audi A4.

Новости Компьюленты. 12.10.06

ЛЕВИТИРУЮЩАЯ РЫБКА

Китайским учёным из Северо-западного политехнического университета г. Сиань удалось при помощи ультразвука заставить левитировать небольших животных. В прошлом эти же исследователи заставляли зависать в воздухе самый тяжёлый твёрдый материал и самую тяжёлую жидкость, а именно, иридий и ртуть. Целью работы материаловедов стали новые технологии создания сплавов, лекарств и пр. вне герметичных контейнеров. Аппарат излучает 20-мм волны, которые, по идее, должны поддерживать в воздухе предметы длиной до 1 см. После запуска установки между излучателем и резонатором пинцетом помещали муравьев, жуков, пауков, пчёл и даже небольших рыбок и головастиков (учёные заботливо каждую минуту добавляли в испытательное поле воду из спринцовки). Муравей пытался выбраться, постоянно дрыгая лапками, а божья коровка норовила улететь, но оба они с мощным ультразвуком не совладали. Большинство испытуемых выдержали 30 мин левитации. Учёные также пронаблюдали рождение в ультразвуковом поле мальков из икринок. Результаты могут подсказать биологам новые методы исследований.

Новости Компьюленты. 30.11.06

ФОТОЭЛЕМЕНТЫ С РЕКОРДНЫМ КПД

Американские физики Кин Ман Ю и В.Валюкевич из лаборатории Беркли объявили о создании необычного материала, который ещё на шаг приблизил человечество к созданию фотоэлектрических элементов невиданной эффективности. Как работает классический солнечный элемент? Имеются два тонких слоя полупроводника: n-типа (с избытком электронов в зоне проводимости) и p-типа (с избытком дырок). Ток во внешней цепи возникает, когда падающий на полупроводник n-типа фотон поглощается электроном валентной зоны, вследствие чего последний увеличивает свою энергию и перепрыгивает через запрещённую зону в зону проводимости. Ширина запрещённой зоны определяет частоту излучения, на которую будет «откликаться» эта фотоэлектрическая ячейка. Похоже на пропасть, которую можно перепрыгнуть лишь в один приём, но никак не в два шага.

Почему же обычные солнечные батареи имеют низкий КПД? Если энергия фотона недостаточна для «прыжка» (частота света низкая), фотон вообще не поглощается, а если слишком высокая, то львиная доля энергии падающего света теряется впустую — уходит на нагрев материала. Кристаллический кремний, например, имеет запрещённую зону шириной 1,1 эВ. Бульшая же часть фотонов, испускаемых Солнцем, имеет значительно бульшую энергию. Потому кремниевые фотоэлементы никогда не будут обладать высоким КПД.

Физикам известно много полупроводниковых соединений, которые откликаются на ту или иную частоту излучения. Возникла идея: сделать слоёный пирог, каждый слой — очень тонкий. Вместе они поглощали бы фотоны различной частоты, «закрывая» широкий спектр. Но оказалось, что сделать это очень трудно. Не стыкуются кристаллические решётки, ведь простого механического соединения недостаточно. К слову, в обычной p–n-паре, составляющей элемент, основа одна и та же (кремний хотя бы), только легированная разными примесями. Лучший фотоэлемент с несколькими слоями из совершенно разных материалов, созданный до сих пор, состоял, в общем-то, только из двух полупроводников и имел КПД 30%.

В 1999 г. Валюкевич и его коллеги случайно получили материал с расщеплённой (раздвоенной) полосой поглощения. То есть он «откликался» на фотоны двух разных частот. Это было соединение мышьяка, индия и галлия с добавкой азота. Прошло время, прежде чем исследователи поняли механизм такого расщепления энергетических уровней. Оказалось, что в определённых случаях примесь в полупроводнике создаёт собственную энергетическую зону, промежуточную между валентной зоной основного полупроводника и его же зоной проводимости. Получилось что-то вроде появления летающей платформы на середине пропасти, о которой мы говорили выше. Совместно три энергетических уровня (1, 2 и 3) воспринимали два излучения, соответствующих «прыжкам» 1–2, 2–3 и 1–3. Это и было то самое преодоление пропасти в два шага, а в результате — перекрытие почти всего солнечного спектра! Явление назвали феноменом мультизоны.

Выяснилось, однако, что для формирования эффективной мультизоны нужно вводить в материал легирующий элемент, а тот никак не хотел «уживаться с хозяином». Так, в полупроводники III–V групп таблицы Менделеева нужно внедрять азот, а в полупроводники II, VI групп — кислород. Такие системы назвали «высоко несогласованными сплавами». И вот теперь учёные из Беркли ухитрились-таки внедрить кислород в соединение теллура, марганца и цинка. Получился сплав, «откликающийся» почти на весь солнечный спектр.

Об ухищрениях, понадобившихся для создания «невозможного» материала, рассказывает один из авторов: «Было важно, чтобы атомы кислорода были распределены равномерно по материалу. Чтобы заманивать в ловушку достаточно много ионов кислорода, нужен материал в жидком состоянии. Нельзя также нагревать материал медленно, потому что кислород быстро улетучится. Мы сделали это в два шага: использовали ионные пучки, чтобы внедрить кислород, а потом мощный импульсный лазер, чтобы мгновенно расплавить ZnMnTe и сразу же повторно кристаллизовать сплав. Весь лазерный процесс занимает только несколько сотен наносекунд». Так исследователи создали цельный кристалл ZnMnTe, верхний слой которого 0,2 мкм толщиной имел достаточно много атомов кислорода, чтобы «расщепить» энергетическую зону поглощения и воспринимать фотоны сразу трёх частот, с энергией 0,7; 1,8 и 2,6 эВ. Расчётный КПД солнечных батарей на такой основе составляет 57%.

Сейчас сложно представить, как воспроизвести процесс в промышленных масштабах. К тому же для достижения расчётной эффективности толщина слоя, легированного кислородом, должна быть 0,5 мкм.

http://www.membrana.ru/

МИНИАТЮРНЫЙ ВИДЕОПРОЕКТОР

Все попытки создания миниатюрных проекторов с использованием традиционных технологий до настоящего времени сталкивались с рядом ограничений. Дело в том, что ключевым элементом таких устройств является массив из сотен тысяч микроскопических зеркал. Поворачиваясь вокруг одной оси, эти зеркала под воздействием источника света формируют изображение. Уменьшение размеров массива зеркал представляет очень сложную техническую задачу, к тому же с уменьшением габаритов увеличивается стоимость. Однако немецкие учёные из Института Фраунгофера предложили способ, как наладить выпуск относительно недорогих и компактных проекторов для ноутбуков и карманных компьютеров: использовать вместо массива зеркал одно единственное, но поворачивающееся вокруг двух осей. При этом место обычной лампы займут лазерные диоды. Такая конструкция теоретически позволит создавать проекторы размером с монету. Правда, прежде чем мини-проекторы появятся на рынке, предстоит решить серьёзную проблему. Если синие и красные лазерные диоды уже достаточно компактны, то этого не скажешь о зелёных. Над уменьшением их размеров работают учёные по всему миру. Существующие сейчас компоненты позволяют создавать проекторы габаритами до 100 х 70 х 30 мм. Впрочем, те, что продаются, по крайней мере вчетверо крупнее. Появление же миниатюрных зелёных лазерных диодов позволяет рассчитывать на проектор размером с кусочек сахара-рафинада. Опытный образец миниатюрного лазерного проектора для сотового телефона уже демонстрировала южнокорейская компания Iljin Display.

Новости Компьюленты. 25.09.06

ПЕРВЫЙ В МИРЕ 3D-ПРОЕКТОР

Японскими исследователями разработано устройство, которое лазерным лучом рисует в воздухе трёхмерные изображения. Стоит отметить, что до сих пор трёхмерные проекции строились в основном на эффекте оптических иллюзий – за счёт особенностей зрения человека. Разработанная технология позволяет проецировать изображения лишь на расстоянии 2–3 м от устройствa. Но в скором времени в небе над городами появится новый вид наружной рекламы – трёхмерные лазерные проекции.

http://www.lenta.ru/news
15.02.06

Л.В.ПИГАЛИЦЫН, МОУ СОШ № 2,
г. Дзержинск, Нижегородская обл.

levp@rambler.ru
www.levpi.narod.ru