Журнал «Компьютерра» № 5 за 7 февраля 2006 года

Дельфины используют еще более сложное, но и более красивое решение. Немецкий биолог Томас Гетц (Thomas Gotz) из университета Тюбингена установил, что дельфины ориентируются по эху как своего, так и чужого голоса. Доказать это нетрудно: если дельфины плывут в группе, активно эхолоцирует лишь один. Другим приходится решать усложненную задачу: высчитывать расстояние не только до препятствия, но и от источника звука. Для облегчения этой задачи дельфины передвигаются строем. Вероятно, особенности такого строя являются результатом оптимизации как гидродинамических, так и гидроакустических параметров.

Неожиданная трактовка описанных наблюдений принадлежит Стиву Доусону (Steve Dawson) из новозеландского университета Отаго. Он предполагает, что расшифровка дельфинами чужих сигналов объясняет, почему у этих высокоразвитых животных не появилась речь. Что может передавать речевое сообщение? Информацию о внутреннем состоянии говорящего, а также о внешнем мире. Внутренний мир дельфинов отражается в их голосах, а внешний – в эхе от их голосов. Зачем говорить «рыба», если можно сказать просто "я", а рыбу собеседник услышит по эху одновременно с говорящим? – Д.Ш.

Светлый строй

Удивительную плоскую структуру, получившую название «оптическая материя», впервые удалось получить ученым Даремского университета в Великобритании. Полистирольные шарики диаметром около четырехсот нанометров сами выстроились в шахматном порядке, удерживаясь друг около друга рассеянным лазерным светом.

Ученые давно используют особым образом сфокусированный свет лазеров, чтобы удерживать атомы в разнообразных оптических ловушках или манипулировать различными нанообъектами как пинцетом. Однако во всех этих экспериментах объектами управляют рукотворные градиенты сильного электромагнитного поля лазерных лучей. В новых экспериментах впервые наблюдался принципиально новый эффект самоорганизации материи в достаточно однородном электромагнитном поле.

Два перекрывающихся лазерных луча с ортогональной поляризацией были направлены изнутри на горизонтально расположенную поверхность кремниевой призмы. Угол падения лучей был больше угла полного внутреннего отражения, и за поверхность призмы проникало только так называемое нераспространяющееся (evanescent) или поверхностное электромагнитное поле, которое быстро затухает вблизи поверхности и не переносит энергии. На призму помещали капельку жидкости с полистирольными шариками. И к всеобщему удивлению шарики сами, за доли секунды, выстраивались в плоскую регулярную структуру, активно взаимодействуя с поверхностным электромагнитным полем.

На оптической материи ученым удалось непосредственно наблюдать многие физические эффекты, характерные для молекулярных кристаллов – поверхностную диффузию, миграцию дефектов, фазовые переходы. Это захватывающее зрелище, увы, не доступно на масштабах отдельных атомов.

Полноценную теорию нового явления еще предстоит создать. И пока трудно предвидеть его возможные практические приложения, выходящие за рамки чисто академического интереса к явлениям самоорганизации. Возможно, управляемая лазером самосборка наночастиц будет полезна при производстве разнообразных устройств наноэлектроники будущего. А пока окрыленные успехом экспериментаторы надеются получить уже трехмерный оптический кристалл. – Г.А.

Отрицательный бутерброд

Принципиально новый материал с отрицательным показателем преломления получила международная команда физиков из Германии, США и Польши. Несмотря на то что он работает только при низких температурах, во внешнем магнитном поле и в миллиметровом диапазоне радиоволн, разработка внушает надежды на скорое появление удивительных электронных и оптических устройств.

На необычные свойства гипотетических материалов с отрицательным показателем преломления первым обратил внимание советский теоретик Виктор Веселаго еще в конце шестидесятых годов прошлого века. Интерес к ним возродился на рубеже тысячелетий, когда было показано, что линзы из таких материалов позволяют обойти так называемый дифракционный предел, который мешает рассмотреть объекты меньше половины длины электромагнитной волны. Это их свойство можно использовать в фотолитографии и нанотехнологиях для изготовления элементов компьютерных чипов.

К настоящему времени получен целый ряд материалов с отрицательным показателем преломления в оптическом и радиодиапазонах, однако все они представляют собой либо сложные композиты, либо фотонные кристаллы и, к сожалению, довольно сильно поглощают в рабочей области.

Новый материал состоит из тонких чередующихся слоев высокотемпературного сверхпроводника YBa2Cu3O7 и ферромагнетика (La:Sr)MnO3. При охлаждении до сверхпроводящего состояния во внешнем магнитном поле порядка трех тесла показатель преломления такого «бутерброда» становится отрицательным.