Як побудувати майбутнє скла

р.



Люди навчилися зробити і обробити скло більше 5 тис. років тому, але все ж це вражає різноманітністю і можливостями його властивостей. Згідно з публікаціями в пресі, здається, що світ майбутнього буде побудований на графені, антиматтері, вібранію та інших невідомих речовин. Ніщо сказати про скло? Я не думаю. На влаштуванні наукового лекційного залу, що проводиться в пошті. Ру Груп офіс, склокерівник і кандидат хімічних наук Георгій Шаггілдян дав лекції, на основі яких стаття з'явилася розповісти про те, що скло і що воно буде служити нам всім.

Що таке скло?


Скло і кварц виготовляються з кремнію.

Скло виготовляється з розплавленого піску. Ординарний пісок - кристали SiO2 (кремній і кисневий). Структура кожного зерна складається з навіть кілець з порядком і далеким замовленням. Поряд з тим, коли відстань між атомами кремнію і киснем є однаковим, віддаленим замовленням — коли атоми і молекули мають однакове взаємне розташування в будь-якій точці матерії. Це називається перекладальною симетрією.

У склянці є тільки коротке замовлення. При нагріванні кристал перетворюється в рідину - в розплав. Коли це плавлення охолоне, ми отримуємо скло, структуру з гетерогенною структурою. Одним з особливостей скла є наявність так званого інтервалу переходу скла: ми можемо нагрівати його в певному інтервалі і змінити його властивості.

Скло може складатися не тільки кремнію і киснем. Багато елементи (соній, барій, сріблястий, ітріум, олов, кальцій і т.д.) є скляними модифікаторами, що дає йому різноманітні унікальні властивості.



Джерело: Вікі

Один з найвідоміших прикладів скла з модифікатором - Кубок Lycurgus - скляний посуд, виготовлений в IV столітті. Колір склянки змінюється в залежності від освітлення. Отже, в відображеному світлі він зелений, а в люмені - червоний. Раніше ця особливість була сприйнята як магія, але це все про хімічний склад скла: гібридні наночастинки срібла і золота дають скло таке оптичне властивість.

Що таке скло?


Джерело.

Процес виготовлення скла як приготування супу. Спочатку беруться інгредієнти – різні кристалічні матеріали: соди, пісок, деякі додаткові оксиди. Все це перемішують і поміщають в спеціальну ємність - міцні печі або величезні скляні печі. У них суміш речовин заповнюється і нагрівається до температури 1500-1700 ° С.

Пам'ятайте про інтервал переходу скла? Це температурний діапазон, в якому ми можемо зробити щось зі склом, надати йому певну форму. Ви можете створювати пляшки, вікна та навіть скло, які лікують рак — мікробіди, які включають радіоактивний ітріум. Лікар вводить порцію мікробів в уражений орган, де вони рівномірно розподілені через кровоносну систему і за допомогою променевих рогових клітин. При цьому мікро джерела випромінювання закупорюють судини (так звана емболізація - закупорка) і не дозволяють годувати ракові клітини.



Microbeads з yttrium-90 вводять в печінку артерію.

Можна заповнювати мікробами не тільки з гітриєм - будь-яка необхідна медицина поміщається в гранули і вводять безпосередньо в уражений орган або наноситься на поверхню шкіри. Поступово ізолює препарат, надає його довгостроковий ефект. Кількість мікробів настільки невелика, що вони не мають негативного впливу на життя і працездатність ураженого органу.



Джерело.

Є свого роду склянки, які люблять дівчата – Сваровський. Виробник пише, що це кристали, але насправді це скло з високим вмістом свинцю (30%), що не дуже корисний. Але це завдяки свинцю, що скло сяє настільки красиво.



Як і людська кістка, біоактивне скло має пористу структуру.

З яких кісток можна виростити. На 3D принтері з спеціальних біоактивних окулярів, друкованих конструкцій. Вони вводять безпосередньо в пошкоджену частину кістки і вирощують остеобласти та інші клітини. Результатом є нова кістка, а сам Сфальд розчиняється, так як це біорозкладне скло. У процесі розчинення матеріал випускає кальцій та інші речовини, які стимулюють зростання кісток.

Є окуляри, в яких проводиться ДНК - це спеціальні нанопористі окуляри, в яких можуть бути висаджені різні олігонуклеотиди.

Скло як носій


Без скла ми не будемо в Інтернеті. Для передачі трафіку через мідні дроти, нам буде потрібно незліченні тонни міді, і все ще нічого не буде працювати через отриману електричну стійкість. На щастя, є волоконно-оптичний, на якому побудовані всі більш серйозні мережі даних.

Ми постійно генеруємо інформацію? Сьогодні дані зберігаються на дуже дрібних інструментах – на HDD-дисках, флеш-накопичувачах, CD-дисках, DVD-дисках, стрічкових дисках і всіх цих носіях мають обмеження.

Насправді це велика проблема, тому що паперові носії недосконалі, а електронні і магнітні досить швидко погіршуються, стають застарілими, а завдяки високій концентрації інформації смерть навіть одного диска призводить до втрати великої кількості даних. Крім того, бібліотеки, архіви та фундаменти всіх видів повинні витрачати багато енергії (і гроші) для підтримки своїх цифрових архівів.

Більшість і більше контенту створюються, і людство очікується, щоб накопичувати 35 зетбайтів даних до 2020 року. Скільки контенту ми не зберігаємо?

Скло може вирішити всі ці проблеми. Довгий час можна зберігати кілька тисяч років скла. І кварцове скло буде зберігатися практично назавжди (більше 300 мільйонів років, щоб бути точним), воно не особливо схильне до високих температур (не може витримати до 1000-1100 ° С). Кілька років тому вчені з університету Саутгемптон вдалося успішно записувати і читати інформацію в кварцовому склі.

В цілому, якщо ми записуємо інформацію на скло, воно буде добре збережено. Це можна зробити за аналогією з CD-диском, коли на площині розміщені пітові доріжки: 1, 0, 1, 0. Є точка на поверхні, яка становить 1, немає точки, 0. Якщо ви це не на площині, але в об'ємному просторі, то обсяг зберігання даних буде значно більшим. Блакитно-променеві диски складаються з трьох або більше шарів. Але якщо ви берете скло як прозоре середовище, ви можете зробити багато іншого.

З 2009 року компанія Hitachi розробила технологію для створення 50 двосторонніх шарів скла, тобто 100 шарів зберігання даних. Спеціальний фемтосекундний лазер дозволяє швидко змінити фокус на різних шарах. Технологія дати дає загальну потужність 1,5 ГБ на 1 квадратний дюйм.

Виявилося, що якщо ви використовуєте високопотужне лазерне випромінювання, то нанолатанти утворюються всередині точок піт, створених в склі лазером. Це структури, які мають ефект біфобінгу. Що це означає, що якщо промінь проходить через цю нанолаттику, вона змінить її поляризацію, і ми можемо квантіфікувати те, що сталося з ним. Далі можна додати додатковий параметр до кожного пункту.

Що таке точка в склі себе трохи. І за допомогою додаткових фізичних параметрів можна написати 2, 3, 4 або навіть 5 біт на одну точку. Таким чином, звичайний скляний диск може зберігати до 200 терабайтів інформації за тисячі років. Це безпечно сказати, що в 20-25 років величезна кількість інформації буде зберігатися в склянці.

Джерело: geektimes.ru/company/mailru/blog/276892/