Игорь Лалаянц
Новая литиевая память с верхним слоем лития (Li), фиолетовым фосфатом лития (Li3PO4), окислом никеля (NiO) и светло-зеленым стеклом (Glass). Иллюстрациия Physorg
Характеризуя задачи, стоящие перед пользователями суперкомпьютеров, обычно в первую очередь говорят о том, что благодаря им становится возможным «дизайн новых лекарственных препаратов». Да, суперкомпьютеры полезны при скрининге уже существующих веществ. Но необходимо иметь 3D-структуру молекулярной мишени, например молекулы фермента, полученную с помощью рентгено-структурного анализа.
Молекулярные фармакологи обрадовались появлению криоэлектроннного микроскопа (крио-ЭМ) и ускорителей электронов. Возникающее при движении электронов в кольцевых ускорителях синхротронное излучение с очень малой длиной волны позволяет буквально увидеть в биомолекулах отдельные атомы. Это сравнимо с революцией начала 1960-х, когда на смену оптическим микроскопам пришли электронные.
|
|
Дублеты микротрубочек (серые) и разноцветные внутренние белки. Иллюстрациия Physorg |
Известно, что в наноэлектронике допинг только приветствуется, поскольку добавление атомов меняет характеристики материалов, проявляющих полупроводниковые или сверхпроводящие свойства. Физики Принстонского университета (США), в котором долгие годы работал Эйнштейн, смогли прямо наблюдать удививший их квантовый эффект в железосодержащем сверхпроводнике, арсениде лития, после добавления к нему атомов кобальта.
Эффект проявился в том, что стабилизировались так называемые куперовские пары электронов (Cooper pairs). Наличие такой связи между электронами позволяет избежать взаимодействия носителей отрицательного заряда с электронными облаками атомов. Именно это взаимодействие и порождает электрическое сопротивление, приводящее к выделению тепла и потерям энергии.
Для выявления эффекта ученые Принстона использовали сканирующий туннельный микроскоп (СТМ), позволяющий видеть отдельные атомы, и охлаждение до 0,4 градуса К (около –273 по Цельсию), что меньше температуры в открытом космосе примерно на 10 градусов! С помощью СТМ физики локализовали каждый из кобальтовых атомов в 30 образцах с 8 разными концентрациями кобальта. Было определено и влияние кобальта на другие атомы, расположенные на разных расстояниях от него. Это оказалось очень важным, потому что сверхпроводимость исчезала при слишком высоких концентрациях, которые разрушали связность электронных пар. А следовательно, исчезал и эффект сверхпроводящего «окна» энергии (PRL). Изучение физических закономерностей позволит глубже понять природу высокотемпературной сверхпроводимости. На нее возлагаются большие надежды.
|
|
Исследование структуры белка (справа) с помощью сверхкоротких рентгеновских импульсов. Иллюстрация Physorg |
На микротрубочки веретена деления обратили внимание химики, синтезировавшие паклитаксел на основе таксола. В природе это вещество – продукт жизнедеятельности листьев калифорнийской сосны. Таксол блокирует синтез микротрубочек, тем самым подавляя деление и рост измененных клеток. С помощью крио-ЭМ в Гарварде идентифицировали внутри микротрубочек дополнительные 33 белка (MIP – Microtubules Inner Proteins). Они стабилизируют микротрубочки, подвергающиеся постоянным механическим стрессам. Белки MIP – это новые мишени для лекарственного воздействия на веретено деления.
А в Технологическом институте Токио создали энергоэффективную память. Она представляет собой несколько слоев, верхний из которых – литий. Слоистая структура позволяет быстрое переключение с напряжения 0,95 на 1,8 вольта. При чрезвычайно низком потреблении энергии эта конструкция обеспечивает более быструю память случайного доступа (RAM – Random-Access Memory) и динамическую (DRAM – Dynamic Random-Access Memory), используемую в компьютерах. Можно отметить, что динамическая память очень важна для ускорения работы всей системы.
комментарии(0)