211service.com
Kaip molekulinis frisbis galėtų paskatinti branduolinį platinimą
Kiekvienas, žaidęs su frisbiu, intuityviai supras, kaip kampas, kuriuo juos metate, nulemia kelią, kuriuo jie eina.
Tačiau frisbiui mažėjant, fizika keičiasi. Mažu masteliu oras tampa tirštesnis kaip sirupas, o inercija pradeda vaidinti daug mažesnį vaidmenį. Taigi lengva manyti, kad yra esminė riba, kiek galite padaryti frisbį.
Ne visai, sako Johannesas Flossas ir bičiuliai Weizmanno mokslo institute Izraelyje. Iš tikrųjų gana paprasta valdyti besisukančios molekulės trajektoriją kaip ir frisbį.
Pastaraisiais metais atsirado daug metodų, leidžiančių nustatyti molekules besisukančiose dujose tiksliai sulygiuotomis ašimis, pavyzdžiui, trimatis plūduriuojančių viršūnių masyvas. Visi šie metodai sujungia molekules kruopščiai paruoštu lazerio impulsu, kad jos suktųsi tam tikru būdu.
Tačiau kaip šiuos suktukus paversti frisbiais? Galų gale, frisbių judėjimas iš esmės yra besisukančio kūno ir oro sąveikos rezultatas, tačiau aerodinamika negali atlikti vaidmens molekuliniu lygmeniu.
Atsakymas sako, kad Floss ir co yra paleisti besisukančių molekulių elektrinį lauką, kurį sukuria kitas lazeris. Jei laukas turi tam tikrą intensyvumo gradientą, jis atliks analogišką vaidmenį orui frisbio skrydžio metu. Kai tai atsitiks, besisukančių molekulių polinkis lems jų judėjimo trajektoriją.
Kaip pažymi Floss ir bendradarbiai: Panašią techniką naudoja frisbio žaidėjai, patobulindami besisukančio disko pakreipimą, kad nukreiptų jį į laukiančių rankų porą.
Ši frisbio technika leidžia puikiai kontroliuoti molekulių kelią. Trajektorija priklauso nuo tokių veiksnių kaip lauko stiprumas, sukimosi polinkis ir molekulės masė.
Tai turi svarbių pasekmių daugeliui naujų metodų, ypač tose srityse, kuriose negalima naudoti jonizacijos. Pavyzdžiui, molekulinėje nanogamyboje, kai mažytės konstrukcijos statomos beveik plyta po plytos, turi būti naudojamos neutralios molekulės, nes susikaupęs krūvis gali iškreipti formą arba net visiškai sutrukdyti statybai.
Tačiau galbūt svarbiausias pritaikymas, bent jau artimiausiu metu, bus izotopų atskyrimas. Kadangi trajektorija priklauso nuo molekulės masės, ši technika natūraliai atskirs molekules, turinčias skirtingų izotopų.
Branduoliniai mokslininkai norės ištirti šios technikos galimybes atskirti labiau skilintį uraną 235 nuo urano 238. Pastaraisiais metais fizikai padarė didelę pažangą atskirdami šiuos izotopus naudodami lazerius, kad selektyviai jonizuotų vieną izotopą, o kitą paliktų neutralų, o tai leidžia jiems būti atskirti naudojant elektrinį lauką.
Įprastos atskyrimo technologijos remiasi milžiniškomis centrifugomis, kurias sunku ir brangu statyti, todėl jos sudaro svarbią technologinę barjerą, kuri neleidžia šalims, siekiančioms branduolinių ginklų, pasigaminti savo labai prisodrinto urano.
Tačiau vis labiau baiminamasi, kad sodrinimas lazeriu labai palengvins šį procesą. Ir dabar yra nauja technika, kuri gali dar labiau palengvinti izotopų atskyrimą.
Dėl to nesunku nuspėti, kad per ateinančius kelerius metus molekulinis frisbis taps intensyvaus susidomėjimo objektu. Tačiau daug sunkiau pasakyti, kiek išgirsime apie šiuos būsimus pokyčius.
Nuoroda: arxiv.org/abs/1010.0887 : Molekulinis frisbis: besisukančių molekulių judėjimas nehomogeniniuose laukuose