211service.com
Jak by molekulární frisbee mohly podpořit šíření jaderných zbraní
Každý, kdo si hrál s frisbee, bude mít intuitivní představu o tom, jak úhel, pod kterým ho hodíte, určuje cestu, kterou se ubírají.
Jak se však frisbee zmenšují, mění se fyzika. V malém měřítku vzduch houstne jako sirup a setrvačnost začíná hrát mnohem menší roli. Je tedy snadné si myslet, že existuje základní omezení toho, jak malé můžete udělat frisbee.
Ne tak docela, říkají Johannes Floss a kamarádi z The Weizmann Institute of Science v Izraeli. Je to vlastně docela jednoduché ovládat trajektorii rotující molekuly stejně jako frisbee.
V posledních letech se objevila řada technik, jak umístit molekuly do rotujícího plynu s jejich osami přesně zarovnanými, jako je trojrozměrné pole plovoucích vrcholů. Všechny tyto techniky zapnou molekuly pečlivě připraveným laserovým pulzem, aby se určitým způsobem otočily.
Jak ale tyto káči proměnit v frisbee? Koneckonců, pohyb frisbees je v podstatě výsledkem interakce mezi rotujícím tělesem a vzduchem, ale aerodynamika nemůže hrát roli na molekulární úrovni.
Odpověď říká Floss a spol. je vystřelit rotující molekuly přes elektrické pole vytvořené jiným laserem. Pokud má pole určitý gradient intenzity, bude hrát roli analogickou jako vzduch při letu frisbee. Když k tomu dojde, sklon rotujících molekul určí trajektorii, kterou se pohybují.
Jak podotýkají Floss a spol.: Podobnou techniku používají hráči frisbee, kteří dolaďují naklonění rotujícího disku pro jeho nasměrování do dvojice čekajících rukou.
Tato technika frisbee poskytuje pozoruhodnou kontrolu nad cestou, kterou se molekuly ubírají. Trajektorie závisí na faktorech, jako je síla pole, sklon rotace a hmotnost molekuly.
To má důležité důsledky pro řadu nově vznikajících technik, zejména v oblastech, kde nelze použít ionizaci. Například molekulární nanofabrikace, ve které jsou drobné struktury stavěny téměř cihlu po cihle, musí používat neutrální molekuly, protože nahromadění náboje by mohlo deformovat tvar nebo dokonce úplně zabránit stavbě.
Ale možná nejdůležitější aplikací, alespoň krátkodobě, bude separace izotopů. Protože trajektorie závisí na hmotnosti molekuly, technika přirozeně oddělí molekuly obsahující různé izotopy.
Jaderní vědci budou chtít prozkoumat potenciál této techniky pro oddělení štěpitelnějšího uranu 235 od uranu 238. V posledních letech fyzici udělali velké pokroky v oddělování těchto izotopů pomocí laserů, které selektivně ionizují jeden izotop, zatímco druhý ponechají neutrální, což jim umožňuje být odděleny pomocí elektrického pole.
Konvenční separační techniky spoléhají na obří odstředivky, které je obtížné a nákladné postavit, a tvoří tak důležitou technologickou bariéru, která brání zemím s jadernými aspiracemi vyrábět vlastní vysoce obohacený uran.
Rostou však obavy, že laserové obohacování tento proces značně usnadní. A nyní je tu nová technika, která by separaci izotopů mohla ještě usnadnit.
Díky tomu lze snadno předpovědět, že molekulární frisbee se v příštích několika letech stanou středem intenzivního zájmu. Ale kolik toho o tomto budoucím vývoji uslyšíme, je mnohem těžší říci.
Ref: arxiv.org/abs/1010.0887 : Molecular Frisbee: Pohyb rotujících molekul v nehomogenních polích