Специалисты по квантовой электронике научились передавать информацию на большие расстояния

Физики смогли передать спин электрона на значительное для микротехнологий расстояние. Это важный шаг в спинтронике - многообещающей области квантовой электроники, использующей в качестве основного носителя информации не заряды, а особые квантовые характеристики - спины - электронов, сообщает Делавэрский университет США.

Электрон, как и другие элементарные частицы, обладает особой характеристикой - спином. Спин электрона может принимать два значения (иметь два направления - условные "вверх" и "вниз"), которые используются в качестве логических 0 и 1. Спинтроника (спиновая электроника) использует спины в качестве основного физического носителя информации, тогда как обычная электроника полагается на заряды.

Заряд электрона неизменен, поэтому в обычной электронике для операций необходимо перемещать электроны (убирать их или, наоборот, доставлять на нужное место), тогда как в спинтронике можно менять спины электронов, не затрачивая энергию на перенос самих частиц. Это, а также способность спинтронных элементов памяти сохранять данные даже при отключенном питании, позволяют надеяться, что в будущем спинтроника окажется более быстрым, дешевым и надежным способом обработки информации.

Бицинь Хуан (Biqin Huang), Ян Эппельбаум (Ian Applebaum) и Доу Монсма (Douwe Monsma) из Делавэрского университета (которые в мае 2007 года впервые экспериментально доказали возможность изготовления спинтронных устройств из кремния) смогли передать спин на огромное для микротехнологий расстояние: на несколько сотен микрометров через целую кремниевую вафлю (тонкую пластинку размером несколько сантиметров). Иными словами, они добились того, чтобы поведение электронов на одном конце вафли зависело от спина нужных электронов на другом конце.

По мнению исследователей, теперь доказано, что в кремниевых спинтронных устройств возможна эффективная передача информации.

Развитие спинтроники стало возможным во многом благодаря открытию эффекта гигантского магнетосопротивления, позволяющего влиять на свойства электронов при помощи магнитного поля.

Установлены закономерности появления осенью красных листьев

Ученые нашли новые закономерности в появлении осенью красных листьев. Эмили Хабинк (Emily Habinck) из университета Северной Каролины в Шарлотте доказывает, что красные листья обычно появляются у деревьев, растущих на бедной почве, а желтые - на богатой, поскольку красные листья позволяют эффективнее использовать содержащиеся в них питательные вещества в условиях их дефицита, сообщает журнал Nature.

Осенью в листьях прекращается постоянный синтез зеленого пигмента хлорофилла, необходимого для фотосинтеза. После этого листья изменяют цвет и опадают. До их падения дерево стремится извлечь из них все питательные вещества и запасти их на зиму в стволе и корнях, особенно это важно для деревьев, растущих на бедной почве.

Когда хлорофилл в листе распадается, тот теряет зеленую окраску и цвет его начинают определять желто-оранжевые пигменты каротиноиды. Каротиноиды не появляются специально к осени, они есть в листе всегда, но пока в листе много хлорофилла, каротиноиды не влияют на его цвет.

Часто появление красного цвета объясняют таким же образом, однако многие ученые придерживаются мнения, что это неверно: красный цвет листьям придает пигмент антоциан, который обычно начинает синтезироваться как раз осенью, когда распадается хлорофилл. Зачем деревья тратят энергию на синтез нового пигмента в листьях, которые все равно скоро опадут и которые нужны только затем, чтобы извлечь из них остающиеся питательные вещества, не вполне ясно.

Одна из многочисленных гипотез на этот счет гласит, что пигмент защищает ослабленные и уязвимые листья от солнечного света, позволяя им продержаться как можно дольше, чтобы дерево могло извлечь из них как можно больше питательных веществ. Это подтверждается наблюдениями - в холодную ясную осень красных листьев обычно больше - и экспериментами с искусственно выведенными деревьями.

Хабинк исследовала поведение красного клена и амбрового дерева (ликвидамбра) и обнаружила, что в возвышенных районах, где почва беднее, у этих деревьев листья гораздо краснее, тем у представителей тех же видов на плодородных заливных территориях. Данные Хабинк подтверждают, что смысл синтеза антоцианов - помочь листу продержаться как можно дольше и позволить дереву эффективнее запастись питательными веществами.

Коллеги Хабинк планируют провести более масштабную проверку корреляции между типом почвы и цветом листьев, используя для этого спутниковые данные.