Выяснен секрет огранки алмазов

Ученые выяснили, почему одни грани алмазов полируются легче, чем другие. Для решения этого вопроса специалисты разработали компьютерную модель, которая описывает происходящие процессы на атомном уровне. Работа опубликована в журнале Nature Materials, а ее краткое описание приводит портал Physics World.

Алмаз является одним из самых твердых веществ на Земле, тем не менее, его можно отполировать и огранить, используя полировальный круг из железа с закрепленными на нем небольшими алмазными фрагментами. Ювелиры давно выяснили, что при закреплении обрабатываемых алмазов под определенными углами их полировка идет значительно легче. Кроме того, некоторые из граней алмаза полируются легче, чем другие.

Чтобы выяснить, в чем причина такой асимметрии, авторы новой работы рассмотрели, что происходит со слоями углерода в кристаллической решетке алмаза при полировке. По итогам длительного (около года) моделирования ученые заключили, что при контакте полировального круга и алмаза с поверхности последнего "слущивается" часть атомов, которые образуют аморфный слой. При вращении круга этот слой перемещается по подлежащей кристаллической решетке, и его атомы могут образовывать связи с атомами углерода из решетки.

Если атом из слоя, по которому ползет аморфный "слизняк", связан со своими соседями непрочно, то он образует связь и будет "вырван" из решетки. Если же он держится прочно, то новая связь не образуется. На основании полученных данных возможно разработать алгоритм, который позволит создавать аморфный слой так, чтобы он "вырывал" как можно больше атомов из нижележащей поверхности. Таким образом можно будет более эффективно полировать "трудные" поверхности.

Хранение данных с помощью бактерий

Возможность хранения данных с помощью ДНК давно будоражит умы многих учёных. Недавно исследователи Китайского университета Гонконга обнародовали результаты своей работы в рамках проекта Bioencryption. Они утверждают, что с помощью их способа хранения и считывания данных в одном грамме бактерий можно уместить до 900 Тбайт информации.

Технология была создана в рамках международного конкурса iGEM-2010 (International Genetically Engineered Machine) и позволяет кодировать информацию с помощью смешивания ДНК (DNA shuffling), а проверку точности чтения осуществлять с помощью контрольных сумм.

Перед записью данных в молекулы информация должна быть преобразована из двоичной системы, применяемой на ПК, в четверичную: по количеству видов азотистых оснований нуклеотидов — аденин (A), тимин (T), цитозин (C), гуанин (G).

Таким образом, к примеру, последовательность, если представить дело довольно условно, вначале должна быть переведена в двоичную кодовую таблицу ASCII (i = 105; G = 71; E = 69; M = 77), затем в четверичную систему (105 → TCCT; 71 → ATTG; 69 → ATTT; 71 → ATGT), чтобы в итоге превратиться в цепь нуклеотидов внутри ДНК. iGEM → 1221 0113 0111 0131 → TCCT ATTG ATTT ATGT

Перед записью данных исследователи предлагают использовать алгоритм сжатия DEFLATE, позволяющий уменьшать длину гомополимера и число повторяющихся участков. В каждой<синтетической>клетке можно хранить не более 1 Кбайт данных, а потому более объёмные информационные блоки нужно разбивать на минимально адресуемые единицы, каждая из которых имеет собственный заголовок (включает порядок размещения данных) и хвост (включает контрольную сумму последовательности), и размещается в 4-уровневой иерархической структуре.

Учёные предлагают для хранения использовать бактерии E.coli DH5 α с внедрёнными в них синтезированными ДНК. 1 грамм таких бактерий может вместить столько же данных, сколько и 450 двухтерабайтных жёстких дисков. Пока, впрочем, технология не представляет практического интереса, потому что синтез ДНК чрезвычайно дорог.

В своей презентации исследователи отмечают, что в будущем подобную систему можно использовать для хранения любой информации: от текста и фотографий до аудио- и видеофайлов.