Кто и за что в 2007 году получает Нобелевские премии по физике и химии?

Награждение нобелевских лауреатов проводится ежегодно в Стокгольме 10 декабря — в день смерти Альфреда Нобеля. Именно в этот день было оглашено его завещание об учреждении премии.

Нобелевская премия по химии за 2007 год присуждена ученому из Германии Герхарду Эртлю (Gerhard Ertl) за выдающиеся достижения в исследовании «химических процессов на твердых поверхностях».

Что же особенного происходит на поверхности твёрдых тел? Как специалист в области физики твёрдого тела, я уже писал здесь и здесь, что на поверхности кристаллической решётки происходят интересные физические процессы. Реальная поверхность твёрдых тел является и катализатором многих химических процессов.

Эртля можно назвать отцом катализа — ускорения химических реакций. О применении катализа для очистки воздуха — разложении на поверхности катализатора вредных веществ я тоже писал здесь. Всем известно также о применении катализатора в выхлопных трубах автомобилей. Многие технологические процессы в химии идут с применением катализаторов. И везде работает поверхность твердых тел, причем сам катализатор не расходуется. Атомы кристаллов как бы помогают отдельным химическим компонентам соединиться в нужные молекулы, действуя как операторы в нанотехнологиях.

Химия поверхности требует продвинутого высоковакуумного экспериментального оборудования, так как ее главная цель — наблюдение за поведением индивидуальных атомов или молекул, например, на высокочистых поверхностях металла. Малейшее загрязнение при выполнении такого рода наблюдательных и измерительных экспериментов подвергает опасности их результат. Получение полноценной картины реакции, протекающей на поверхности, требует высокоточных измерений и комбинации разносторонних экспериментальных методик.

Герхард Эртль основал экспериментальную школу, продемонстрировав, как достоверные результаты могут быть получены в такой сложной области, как химия поверхности. Его разработки заложили научную основу современной химии поверхности, его методология используется как в фундаментальных исследованиях, так и в разработке химических производств.

Другая работа Эртля, ставшая еще одним прорывом в науке, — открытие с помощью фотоэлектронной микроскопии ранее неизвестного явления. Ученый впервые в мире наблюдал «портрет» химической реакции — так называемых химических волн на поверхности катализаторов. Это позволило понять, еще глубже разобраться в сути реакции.

Любопытно, что в день объявления о присуждении Герхарду Эртлю Нобелевской премии — 11 октября — ему исполнился 71 год. Он заявил, что это — самый лучший подарок на день рождения за всю его жизнь.

Нобелевскую премию по физике в 2007 году получают француз Альбер Фер (Albert Fert) и немец Петер Грюнберг (Peter Grunberg), которые в 1988 году независимо друг от друга открыли эффект гигантского магнитосопротивления. А что это такое? Это ещё одно применение нанотехнологий, о которых я уже писал.

Что такое электрическое сопротивление — изучают в школе. Про закон Ома слышали все. Электрический ток — это упорядоченное движение электронов по проводнику от отрицательного полюса к положительному. В зависимости от особенности состава и структуры этого проводника это движение может испытывать затруднения — каждый проводник обладает своим электросопротивлением. 150 лет назад, в 1857 году, было открыто, что на сопротивление проводников оказывает влияние и магнитное поле. Дело в том, что каждый электрон имеет собственное магнитное поле, обусловленное вращением его вокруг собственной оси. Это свойство электрона названо спином — от английского слова, обозначающего вращение. Поскольку электроны и их магнитные поля (спины) в проводнике расположены хаотически, то внешнее магнитное поле почти не влияет на их движение. Это в обычных проводах.

Другое дело — в металлических плёнках толщиной в несколько нанометров. Фер и Грюнберг обнаружили, что спины электронов в них под действием внешнего даже небольшого магнитного поля можно сориентировать в одну сторону. При этом тонкая плёнка будет иметь минимальное электрическое сопротивление. Но если часть спинов развернуть в другую сторону, сопротивление плёнки резко возрастает.

Достижения современных нанотехнологий позволили создать вещество, состоящее из нескольких слоёв наноплёнок с разными электрическими и магнитными свойствами. Например, главный проводящий слой из сплава железа и никеля. По нему текут электроны. Вплотную к нему — тонкий немагнитный слой. Следующий — слой из материала, имеющего постоянную намагниченность. Третья магнитная плёнка заставляет все спины электронов в первой сориентироваться в направлении своего магнитного поля. Её электросопротивление будет минимальным. Но если мы со стороны проводящей плёнки поднесём другой магнитик, то около него спины перевернутся, и сопротивление проводящей плёнки резко возрастёт. Возникает электрический сигнал.

Вспомните магнитофоны. Они имели магнитные головки из магнитного материала с намотанными на него проводами. На провода подавался сигнал, и магнитное поле сердечника менялось в соответствии с этим сигналом. Мимо головки прокручивалась магнитная плёнка, на которую записывалось переменное магнитное поле. Если потом прокрутить плёнку с записью мимо головки снова, то в обмотке головки возникал ток, который затем усиливался. И мы могли слышать звук или видеть изображение. От размера головки зависела плотность записи. Помните, как с уменьшением размеров головок скорость движения ленты магнитофонов с 50-х до 70-х годов уменьшилась с 19 до 9, а затем и до 4 см/сек. Та же тенденция наблюдалась позднее и в видеомагнитофонах.

И в первых компьютерах в памяти использовались такие же магнитные головки для записи на магнитную ленту, а позднее — на магнитный диск. Открытие нынешних нобелевских лауреатов в сочетании с современными нанотехнологиями позволило резко уменьшить размер головок и существенно увеличить плотность записи. Помню, что в моём первом компьютере в начале 90-х годов объём жёсткого диска был 300 мегабайт, следующего в 1998 году — 8. 3 гигабайта. У теперешнего — 300 гигабайт. И это — не предел.

Нанотехнологии совершенствуются, и размеры плёнок головок можно довести до толщины в несколько атомов. А плотность записи и объёмы памяти возрастут ещё в тысячи раз!

Альфред Нобель и завещал присуждать премии за открытия, имеющие большое практическое значение. А толчок развитию нанотехнологий дало в своё время открытие Рудольфа Мёссбауэра, о котором я тоже писал. Такая вот преемственность нобелевских лауреатов!


20:07 15.06.2019



Отзывы и комментарии
Ваше имя (псевдоним):
Проверка на спам:

Введите символы с картинки:



«Агирре, гнев божий». Где ты, загадочная страна Эльдорадо?

«Агирре, гнев божий». Где ты, за...

Страну Эльдорадо придумали не зря. Хотя и поздновато. Эту мульку про «реки золота» и «пещеры, полные драгоценных камней» нужно было выполнить в виде табличек со стрелками...
Чем вреден и полезен тополь?

Чем вреден и полезен тополь?

Какое лето без тополиного пуха? Города покрываются белым ковром. И когда тополиный снегопад заваливал улицы городов, мне стало интересно узнать, а почему оно так? Хочу поделиться своими результатами р...
Родниковая вода: пить или не пить?

Родниковая вода: пить или не пит...

В жаркие летние дни они притягивают и детей, и утомленных солнцем прохожих. Влажный воздух превращает родники в своеобразные городские оазисы. В городах России их можно найти десятки, а то и сотни. Не...
Питьевая диета

Питьевая диета

Целью данной диеты, по словам ее создателей, является уменьшение нагрузки на пищеварительный тракт. Это в свою очередь должно позволить привести в норму все необходимые внутренние органы. Как утвержд...
Ведущую канала "Россия" Соню Золотую атакует тайный поклонник

Ведущую канала "Россия"...

"Мы уже писали о том, что ряд поклонников ведущей "Горячей Десятки" на канале "Россия" Сони Золотой пополняется с каждым эфиром. Недавно в жизни Сони произошло весьма забавное событие. "Где-то около д...
Поисковая оптимизация: надо ли уделять ей время?

Поисковая оптимизация: надо ли у...

Как я уже отмечал в предыдущей статье, поисковой оптимизации надо уделять особое внимание. И самое главное, для чего вообще стоит и надо заниматься поисковой оптимизацией — это ранжирование...
ОбучениеТехника и ИнтернетОбустройство бытаЕда, рецептыСемья, дом, детиБизнесКультура и искусствоПутешествияКрасота и здоровьеМир вокруг насИнтимная жизнь
Сейчас читают:

О портале:

Наш интернет-портал является ресурсом, который включает в себя обширный ассортимент познавательных и занимательных статей. Каждый посетитель отыщет для себя что-нибудь нужное. Адаптированный дизайн дает возможность вам максимально быстро находить подходящую информацию. Самые разнообразные тематические статьи дают возможность вам совершенствоваться в той или иной сфере. Быть более начитанным и грамотным. Современный дизайн сайта позволяет просматривать статьи на всех электронных устройствах. Теперь найти актуальную информацию стало совершенно легко.

Мы собрали для вас познавательные и увлекательные статьи. На нашем сайте вы найдете ответы на необходимые для вас вопросы. Упрощенная система поиска позволяет вам мгновенно отыскать нужную информацию. Адаптированный дизайн позволяет вам просматривать информацию на абсолютно любых электронных устройствах. Отныне, поиск подходящей информации будет занимать у вас секунды.