Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Naukowcy z dwóch sławnych kalifornijskich uczelni – Politechniki Kalifornijskiej (Caltech) oraz Uniwersytetu Kalifornijskiego z Los Angeles (UCLA) – opracowali rekordowo gęsty układ pamięci. W pojedynczej komórce można przechować 160 kilobitów danych. Gęstość kości wynosi 100 gigabitów na centymetr kwadratowy, a uczeni informują, że możliwe jest jej zwiększenie do 1000 gigabitów na cm2.

Nowa technologia nieprędko jednak zagości w naszych domach. Jak mówi szef zespołu badawczego, profesor chemii James Heath, w tej chwili chcemy się po prostu nauczyć, jak produkować działające obwody elektroniczne w skali molekularnej.

Sukces amerykańskich naukowców oznacza, że ważność prawa Moore'a (sformułowane w 1965 roku przez Gordona Moore'a, współzałożyciela Intela, głosi, że liczba tranzystorów w układzie scalonym podwaja się co 18-24 miesiace) zostanie przedłużona do roku 2020.
Dotychczasowe postępy techniki wskazywały, że straci ono ważność około 2013 roku.

Wspomniane 160 000 bitów w komórce ułożonych jest na czymś, co przypomina kratę. Składa się ona z 400 silikonowych kabli, które przecinają 400 kabli tytanowych. Pomiędzy krzyżującymi się kablami umieszczono warstwę molekularnych przełączników. Każde skrzyżowanie reprezentuje 1 bit. Szerokość takiego bita wynosi zaledwie 15 nanometrów, czyli 1/10 000 grubości ludzkiego włosa. Dla porównania, analogiczny element w obecnie stosowanych najgęstszych układach ma szerokość 140 nm.

Każdy z molekularnych przełączników, zwany rotaksanem, składa się z dwóch elementów: molekularnego pierścienia, który obejmuje molekułę w kształcie sztangi. Pierścień umieszczony jest na "gryfie” sztangi. Przełączanie powoduje zmianę położenia pierścienia, który przesuwa się raz bliżej jednej, raz drugiej, strony molekuły. Zmiana pozycji pierścienia powoduje zmianę przewodnictwa całego przełącznika. W ten sposób właśnie reprezentowane są wartości 0 i 1.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Poszukiwanie zjawisk fizycznych wykraczających poza Model Standardowy często wymaga dostępu do potężnych narzędzi, jak Wielki Zderzacz Hadronów, podziemnych wykrywaczy neutrin, ciemnej materii i egzotycznych cząstek. Urządzenia takie są niezwykle kosztowne w budowie i utrzymaniu, ich konstruowanie trwa przez wiele lat i jest ich niewiele, przez co ustawiają się do nich długie kolejki naukowców. Teraz dzięki naukowcom z Holandii może się to zmienić. Opracowali oni bowiem technikę więzienia i badania ciężkich molekuł w warunkach laboratoryjnych.
      Ciężkie molekuły są świetnym obiektem do badań nad elektrycznym momentem dipolowym elektronu. Jednak dotychczas stosowane metody nie pozwalały na ich uwięzienie w warunkach niewielkiego laboratorium.
      Standardowe techniki poszukiwania elektrycznego momentu dipolowego elektronu (eEDM) wykorzystują wysoce precyzyjną spektroskopię. Jednak by ją zastosować konieczne jest najpierw spowolnienie molekuł i schwytanie ich w pułapkę laserową lub elektryczną. Problem w tym, że do odkrycia zjawisk wykraczających poza Model Standardowy konieczne może okazać się przechwycenie molekuł zbyt ciężkich, by mogły uwięzić je lasery. Z kolei pułapki elektryczne pozwalają na przechwycenie ciężkich jonów, ale nie obojętnych elektrycznie molekuł.
      Naukowcy z Uniwersytetu w Groningen, Vrije Universiteit Amsterdam oraz instytutu Nikhef rozpoczęli swoją pracę od stworzenie molekuł fluorku strontu (SrF), które powstały w wyniku reakcji chemicznych zachodzących w kriogenicznym gazie w temperaturze około 20 kelwinów. Dzięki niskiej temperaturze molekuły te mają początkową prędkość 190 m/s, podczas gdy w temperaturze pokojowej wynosi ona ok. 500 m/s. Następnie molekuły wprowadzane są do 4,5-metrowej długości spowalniacza Stark, gdzie zmienne pola elektryczne najpierw je spowalniają, a następnie zatrzymują. Molekuły SrF pozostają uwięzione przez 50 milisekund. W tym czasie można je analizować za pomocą specjalnego systemu indukowanego laserem. Pomiary takie pozwalają badać właściwości elektronów, w tym elektryczny moment dipolowy, dzięki czemu możliwe jest poszukiwanie oznak asymetrii.
      Model Standardowy przewiduje istnienie eEDM, jednak ma on niezwykle małą wartość. Dlatego też dotychczas właściwości tej nie zaobserwowano. Obserwacja i zbadanie eEDM mogłyby wskazać na istnienie fizyki wykraczającej poza Model Standardowy.
      Molekuły SrF, którymi zajmowali się Holendrzy, mają masę około 3-krotnie większą niż inne molekuły badane dotychczas podobnymi metodami. Naszym kolejnym celem jest uwięzienie jeszcze cięższych molekuł, jak np. fluorku baru (BaF), który ma macę 1,5 raza większą od SrF. Taka molekuła byłaby jeszcze lepszym celem do pomiarów eEDM, mówi Steven Hoekstra, fizyk z Uniwersytetu w Groningen. Im bowiem cięższa molekuła, tym dokładniejszych pomiarów można dokonać.
      Jednak możliwość uwięzienia ciężkich molekuł przyda się nie tylko do badania elektrycznego momentu dipolowego elektronu. Można dzięki temu przeprowadzać też zderzenia ciężkich molekuł przy niskich energiach, symulując warunki w przestrzeni kosmicznej. To zaś przyda się podczas badań interakcji na poziomie kwantowym. Hoekstra mówi, że wraz ze swoimi kolegami będą też pracowali nad zwiększeniem czułości pomiarów poprzez zwiększenie intensywności strumienia molekuł. Spróbujemy też uwięzić bardziej złożone molekuły, jak BaOH czy BaOCH3. Dodatkowo wykorzystamy naszą technikę do badania asymetrii w molekułach chiralnych, zapowiada.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Tytan, księżyc Saturna, to niezwykłe miejsce. Jest to jedyny księżyc w Układzie Słonecznym, który posiada atmosferę. Jest większy niż Merkury, a jego powierzchnię pokrywają rzeki i morza płynnych węglowodorów. Pod nimi znajduje się zamarznięta woda, a pod lodem być może jest wodny ocean, w którym potencjalnie może istnieć życie. Przed wieloma laty naukowcy zauważyli, że Tytan powiększa swoją orbitę. Teraz wiemy, że oddala się on od Saturna 100-krotnie szybciej niż sądzono.
      Najnowsze badania, których wyniki opublikowano na łamach Nature Astronomy, wskazują zatem, że księżyc narodził się znacznie bliżej planety. Obecnie oba obiekty dzielą 1,2 miliony kilometrów. To trzykrotnie większa odległość niż między Ziemią a Księżycem.
      Autorzy większości wcześniejszych prac przewidywali, że księżyce takie jak Tytan czy Kalisto, księżyc Jowisza, powstały mniej więcej w takiej odległości od planety, w której znajdują się obecnie, mówi współautor badań, profesor Jim Fuller z Caltechu. Jednak najnowsze odkrycie wskazuje, że system księżyców Saturna oraz – potencjalnie – jego pierścienie, tworzyły się i ewoluowały bardziej dynamicznie, niż się przypuszcza.
      Warto przypomnieć, że nasz Księżyc również oddala się od Ziemi. Księżyc ma bowiem wpływ grawitacyjny na naszą planetę, co wywołuje m.in. pływy morskie. Wpływa on też na wnętrze Ziemi. Zachodzą tam procesy tarcia, w wyniku których część energii wpływu Księżyca zamieniana jest na energię cieplną. To zaburza pole grawitacyjne Ziemi, które „popycha” Księżyc. Ten zyskuje dzięki temu dodatkową energię, która powoduje, że oddala się od Ziemi w tempie około 3,8 centymetra na rok. To bardzo powolny proces. Na tyle powolny, że Księżyc nie zdąży uciec od Ziemi zanim oboje za 6 miliardów lat nie zostaną wchłonięci przez rozszerzające się Słońce.
      Podobny proces zachodzi pomiędzy Saturnem a Tytanem. Jednak dotychczas szacowano, że Tytan oddala się od Saturna w tempie 1 milimetra rocznie. Teraz wiemy, że jest to proces znacznie szybszy.
      Jak dowiadujemy się z Nature Astronomy, dwa zespoły naukowe wykorzystały różne techniki do pomiaru orbity Tytana w czasie 10 lat. Pierwszy z nich użył astrometrii, badając pozycję Tytana względem gwiazd w tle. Do badań posłużyły fotografie wykonane przez sondę Cassini. Drugi z zespołów posłużył się radiometrią, badając prędkość Cassini gdy ta znajdowała się pod wpływem grawitacyjnym Tytana.
      Używając dwóch niezależnych zestawów danych – astrometycznych i radiometrycznych – oraz dwóch różnych metod analitycznych, otrzymaliśmy w pełni zgodne wyniki, mówi główny autor badań, Valery Lainey z Obserwatorium Paryskiego. Sam Lainey pracował w zespole astrometrycznym.
      Co więcej wyniki pomiarów zgadzają się z hipotezą Fullera, który w 2016 roku zaproponował teorię, zgodnie z którą tempo migracji Tytana jest znacznie szybsze niż przewidywane na podstawie teorii o siłach pływowych. Zgodnie z tą teorią wpływ grawitacyjny Tytana powoduje ściskanie Saturna i wprawa planetę w silne oscylacje, podczas których pojawia się tyle energii, że Tytan ucieka od Saturna znacznie szybciej niż sądzono. I rzeczywiście. Obecne badania wykazały, że księżyc oddala się od planety w tempie 11 centymetrów rocznie.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z laboratorium ENIGMA (Evolution of Nanomachinest In Geospheres and Microbial Ancestors) na Rutgers University sądzą, że odtworzyli kształt pierwszej molekuły będącej wspólnym przodkiem współczesnych enzymów, które dały początek życiu na Ziemi.
      Życie to proces elektryczny. Obwód elektryczny jest katalizowany przez niewielki zestaw protein, które działają jak złożone nanomaszyny, czytamy na stronie laboratorium. ENIGMA jest współfinansowane przez NASA w ramach Astrobiology Program. Sądzimy, że życie powstało z bardzo małych klocków i pojawiło się zestaw Lego, z którego powstały komórki i bardziej złożone organizmy, jak my, mówi główny autor badań, biofizyk Paul G. Falkowski.
      Naukowcy wykonali analizę porównawczą trójwymiarowych struktur białek, by sprawdzić, czy można na tej podstawie wysnuć wnioski, co do kształtu ich wspólnego przodka. Szczególnie skupili się na podobieństwach pomiędzy kształtami, jakie w trzech wymiarach przyjmują łańcuchy aminokwasów. Poszukiwali prostego topologicznego modelu, który powiedziałby, jak wyglądały pierwsze proteiny, zanim stały się bardziej złożone i zróżnicowane.
      Odkryliśmy, że dwa powtarzające się wzorce zwijania są kluczowe dla pojawienia się metabolizmu. Prawdopodobnie te metody zawijania mają wspólnego przodka, który za pomocą duplikacji, specjalizacji i różnicowania ewoluował tak, by ułatwić transfer elektronów i katalizę na bardzo wczesnym etapie początków metabolizmu, wyjaśniają naukowcy.
      Te dwa zidentyfikowane metody zwijania to zwijanie ferredoksyny oraz konformacja Rossmanna. Naukowcy sądzą, że te dwie podstawowe struktury, które mogą mieć wspólnego przodka, posłużyły jako wzorzec dla protein sprzed ponad 2,5 miliarda lat.
      Przypuszczamy, że pierwszymi proteinami były małe, proste peptydy, któe pobierały elektrony z oceanu, atmosfery lub skał i przekazywały je innym molekułom akceptującym elektrony, mówi biolog molekularny Vikas Nanda. W reakcji transferu elektronu uwalnia się energia i energia ta napędza życie, dodaje.
      Naukowcy przyznają, że to wszystko jest jedynie hipotezą. Porównywanie kształtu obecnie istniejących protein to metoda pełna ograniczeń, która nie pozwala na uzyskanie pewności co do prawdziwości wnioskowania. Domyślamy się co mogło się wydarzyć, a nie dowodzimy, co się wydarzyło, stwierdzają autorzy badań. Jednak, jak zauważają, można tego typu badania posunąć dalej.
      Można spróbować odtworzyć w laboratorium hipotetyczne proteiny z przeszłości i sprawdzić, jak działają i jak mogą ewoluować. Naszym głównym celem jest dostarczenie NASA informacji, dzięki którym przyszłe misje naukowe będą wiedziały gdzie i jak poszukiwać życia na planetach pozasłonecznych.
      Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach PNAS.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Tytan, największy księżyc Saturna, ma w pobliżu równika olbrzymi pas lodu. Większość powierzchni Tytana jest pokryta materiałem organicznym, który bez przerwy nań opada. Jednak teraz naukowcy stwierdzili, że w pobliżu równika istnieje tam długi na 6300 kilometrów pas lodu. Nie koreluje on ani z topografią ani budową pod powierzchnią. W innych regionach Tytana bogate w lód obszary występują tylko w kraterach, albo zostają odkryte wskutek erozji, co wskazuje na kriowulkanizm, piszą autorzy badań w Nature Astronomy.
      Na Tytanie znajdują się też oceany metanu oraz gruba atmosfera pełna organicznych molekuł. To właśnie przez nią trudno jest oglądać powierzchnię księżyca. Tylko kilka długości fali przenika przez atmosferę.
      Caitlin Griffith i jej koledzy z University of Arizona wykorzystali dane zebrane przez sondę Cassini do poszukiwania lodu. O ile już wcześniej było wiadomo, że regionalnie lód na Tytanie występuje, to istnienia długiego na tysiące kilometrów pasa lodu naukowcy nie potrafią wyjaśnić. Taka struktura powinna być ukryta pod setkami metrów osadów.
      Możliwe, że widzimy coś, z czasów, gdy Tytan był zupełnie inny. Obecnie nie potrafimy tego wyjaśnić, przyznaje Griffith. Obecnie Tytan jest nieaktywny pod względem geologicznym, ale odkryty właśnie pas lodu może wskazywać, że w przeszłości jego powierzchnia się przemieszczała.
      Zdaniem Griffith, lód prawdopodobnie występuje na klifach odsłoniętych przez erozję, a nie na płaskim terenie. Lepsze poznanie rozmieszczenia osadów organicznych opadających na powierzchnię księżyca dostarczyłoby nam wielu informacji nie tylko o samym Tytanie, ale również o historii jego atmosfery.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Już pojedyncza sesja ćwiczeń wystarczy, by zwiększyć aktywację obwodów mózgowych związanych z pamięcią, w tym hipokampa, który kurczy się z wiekiem.
      Dotąd udało się wykazać, że regularne ćwiczenia mogą zwiększać objętość hipokampa. Nasze badanie uzupełnia wiedzę na ten temat i pokazuje, że pojedyncze sesje ćwiczeń [ang. acute exercise] także mogą wpłynąć na ten ważny obszar mózgu - podkreśla dr J. Carson Smith ze Szkoły Zdrowia Publicznego Uniwersytetu Maryland.
      Zespół Smitha mierzył za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) aktywność mózgu 26 zdrowych ochotników w wieku 55-85 lat, którzy mieli wykonywać zadanie pamięciowe (identyfikowali sławne i "zwykłe" nazwiska). Co istotne, zapamiętywanie sławnych nazwisk aktywuje sieć neuronalną związaną z pamięcią semantyczną, która pogarsza się z wiekiem.
      Test przeprowadzano 2-krotnie na oddzielnych wizytach w laboratorium: 1) pół godziny po sesji umiarkowanie intensywnych ćwiczeń (70% maksymalnego wysiłku) na rowerze stacjonarnym albo 2) po okresie odpoczynku.
      Sesja ćwiczeń wiązała się z zachodzącą w odpowiednim momencie większą aktywacją pamięci semantycznej w zakręcie czołowym środkowym, zakręcie skroniowym dolnym, zakręcie skroniowym środkowym i zakręcie wrzecionowatym. Widoczna była także zwiększona obustronna aktywacja hipokampa.
      [...] Pojedyncze sesje ćwiczeń mogą wpływać na poznawcze obwody neuronalne w korzystny sposób, który sprzyja długoterminowym adaptacjom i przyczynia się do zwiększonej integralności/lepszego działania sieci, a więc skuteczniejszego dostępu do wspomnień.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...