Журнал «Компьютерра» № 11 от 20 марта 2007 года

Физикам из Университета Небраски в Линкольне впервые удалось наблюдать квантование электрического сопротивления в зависимости от внешнего магнитного поля у кобальтового контакта атомных размеров. Этот эффект, в принципе, позволяет изготовить считывающую магнитную головку из нескольких атомов и может стать основой магнитных запоминающих устройств будущих поколений.

Магнитные головки современных винчестеров работают на открытом в 1988 году так называемом гигантском магниторезистивном эффекте — сильной зависимости электрического сопротивления специальной тонкопленочной структуры от внешнего магнитного поля. Новый квантовый эффект, предсказанный теоретиками из того же университета в 2005 году, обещает магнитным устройствам хранения информации качественный скачок. Авторы окрестили его «баллистической анизотропной магниторезистивностью». Анизотропной она названа из-за зависимости эффекта от взаимной ориентации направлений магнитного поля и электрического тока в проводнике.

Баллистическим называют движение электронов, которые летят в проводнике по прямой, как пуля в стволе, не рассеиваясь. Поскольку с точки зрения квантовой теории электрон, как и любая частица, одновременно еще и волна, баллистический режим возникает, если размеры проводника уменьшаются до длины волны электронов проводимости. Такой тонкий проводник из ферромагнитного кобальта удалось вырастить на кремниевой подложке между парой заточенных, как стрелы, золотых контактов с зазором 100 нм. Проводимость (или сопротивление) проводника диаметром в несколько атомов становится дискретной — пропорциональной числу баллистических электронов с допустимой энергией. А это число, в свою очередь, зависит от внешнего магнитного поля, которое в ферромагнитных материалах сдвигает энергетические зоны.

В результате электрическое сопротивление кобальтового нановолокна начинает меняться скачками, то есть квантуется, при плавном изменении внешнего магнитного поля или его направления. В экспериментах, в полном соответствии с теорией, наблюдалось изменение числа проводящих электронов, например, с двух до четырех или с шести до семи в зависимости от геометрии конструкции.

Такая квантовая система идеально подходит для считывания информации с магнитных носителей. При этом размеры состоящей из единственного нановолокна «считывающей головки» и соответственно области намагниченности могут, по крайней мере в принципе, составлять лишь несколько атомных диаметров. А поскольку подобная система работает почти так же, как и современные головки — изменяя свое сопротивление, проблем с внедрением тоже вроде бы не предвидится. Разумеется, все это дело отдаленного будущего. Чтобы считать информацию с нескольких атомов, нужно и само устройство изготовить с атомной точностью, что массовому производству пока не под силу. ГА

Двум группам ученых удалось экспериментально подтвердить существование эффекта Ярковского-О’Кифи-Радзиевского-Паддака. Это явление названо так не в честь вычурного аристократа, что, впрочем, ясно любому, кто хоть раз слышал про жену Бойля-Мариотта.

Очень часто, говоря об эффекте, его название сокращают до первой фамилии. Иван Ярковский работал над теорией светового эфира и гравитации в конце позапрошлого века, и хотя его работы известны меньше, чем посвященные той же теме труды Эйнштейна, Ярковскому первому довелось предсказать один из световых эффектов, который теперь и подтвердили сверхточными наблюдениями. Эффект, в двух словах, состоит в следующем. Представим небольшое тело, вращающееся вокруг Солнца и вокруг своей оси. Оно нагревается с той стороны, которая обращена к Солнцу. Из-за осевого вращения нагретая часть со временем оказывается в области терминатора и начинает излучать запасенную энергию в космос. Тепло уходит от тела в виде инфракрасных лучей, а предсказанный Ярковским эффект заключается в том, что это излучение создает микроскопическую тягу, которая, действуя как слабый двигатель, медленно меняет орбиту тела и скорость его осевого вращения.

На пределе возможностей современной наблюдательной техники эффект был подтвержден на примере сразу двух космических тел. Астероид Апполон, входящий в названную его именем группу потенциально опасных для Земли объектов, давно взят учеными на карандаш (а открыт еще при жизни Ярковского). Полученные в разные годы детальные снимки этого небесного обломка, а также его трехмерная компьютерная модель помогли установить непреложный факт: скорость вращения Апполона постепенно возрастает. По земным меркам, астероид раскручивается неспешно, каждые сорок лет делая всего один лишний поворот. Однако с точки зрения эволюции планетной системы это довольно резво.

Вторым «свидетелем» стал мало кому известный до последнего времени астероид 2000 PH5, открытый, как ясно из его обозначения, в 2000 году. Группа американских и европейских ученых на протяжении четырех лет следила за скоростью его вращения. Чтобы поймать разницу в одну миллисекунду за год, астрономам пришлось использовать самые совершенные наземные оптические и радиотелескопы.

В обоих случаях расчеты, учитывающие эффект Ярковского, хорошо соотносились с наблюдениями, поэтому можно говорить о довольно надежном подтверждении теории. Конечно, обнаруженные изменения малы, да и уверенно говорить об эволюции орбит астероидов вследствие эффекта Ярковского пока не представляется возможным, принципиально подтверждена возможность управления движением тела путем искусственного подогрева тех или иных участков его поверхности. Управление же небесными камнями — очень злободневная тема в связи с выросшим как на дрожжах интересом к астероидной угрозе. Некоторые астрономы полагают, что искусно и вовремя раскрасив черным или белым цветом опасный объект, можно увести его в сторону от Земли. Учитывая слабость эффекта, думается, ключевым фактором здесь является именно своевременность принятия подобных мер. АБ

…точнее, с небольшой его частью, ответственной за производство некоторых иммунных белков, планируется выращивать в Соединенных Штатах. Базирующаяся в Калифорнии биотехнологическая фирма Ventria Bioscience впервые в истории США получила разрешение Министерства сельского хозяйства засеять более тысячи гектаров земли в Канзасе рисом, в геном которого внесены человеческие гены.

Специалисты Ventria Bioscience разработали процесс получения из генетически модифицированного риса белков лактоферрина и лизоцина, обладающих мощными иммуномодулирующими и противовоспалительными свойствами (используются в лекарствах и косметике). Дело это очень выгодное, поскольку требования к очистке лекарственных препаратов из растительного сырья на порядок ниже, чем из животного (до сих пор подобные вещества получали из яичного белка).

Ventria уже пыталась посадить свой рис в штате Миссури. Было заключено многообещающее соглашение с университетом штата, но вмешалась пивная компания Anheuser-Busch, пригрозившая отказаться от закупок риса во всем штате, если там появятся посадки с генетически модифицированными растениями. Пивовары из Anheuser-Busch — крупнейшие покупатели риса в США, — и с их желаниями пришлось считаться даже властям штата. Не помогло и обещание посадить рис в специальной карантинной зоне, чтобы семена случайно не долетели до других полей, так что биотехнологам пришлось свернуть свою деятельность в Миссури.

В Канзасе рис не выращивают, и к угрозам прекратить его закупки отнеслись равнодушно. Но кое-какие опасения распространение генетически модифицированных растений все же вызывает. Как раз в день объявления решения американского Минсельхоза (оно, кстати, открыто для публичного обсуждения до конца марта, а уж после того станет окончательным) в штате Арканзас вроде бы обнаружили, что гены модифицированного риса, не одобренного к употреблению, обнаружены и в обычном рисе, — вероятно, причина тут в вульгарном скрещивании. Озабоченные параноики пугают США «генетическим Чернобылем».