Журнал "Компьютерра" №706
Шрифт:
Именно такой спиновый вентиль используется в считывающих магнитных головках жестких дисков. Намагниченность первого слоя в них фиксирована, а второй слой изготовлен из магнитомягкого материала, и направление его намагниченности легко изменяется слабым полем активного слоя на поверхности пластины жесткого диска. По сути дела, эти магнитные головки являются первыми спинтронными устройствами, нашедшими действительно
Открытие гигантского магниторезистивного эффекта стимулировало массу новых исследований. Если слой немагнитного материала заменить тонким слоем диэлектрика, сквозь который электроны смогут туннелировать, то можно наблюдать туннельный магниторезистивный эффект, величина которого, как показывают недавние результаты, на порядок больше.
Основанная на этом эффекте энергонезависимая магнитная память с произвольным доступом (MRAM) уже появилась на рынке. В некоторых материалах наблюдается так называемый колоссальный магниторезистивный эффект, который еще на порядок больше (но пока он требует слишком сильных магнитных полей). Впрочем, сегодня трудно предвидеть, какие компьютерные технологии появятся благодаря этому открытию.
Нобелевская премия по химии досталась Герхарду Эртлу (Gerhard Ertl [4], 1936 года рождения) из берлинского института Фрица-Габера "за изучение химических процессов на поверхностях твердых тел".
Одним из важнейших направлений в этой области химии является гетерогенный катализ, чрезвычайно широко применяющийся в промышленности. Например, процесс получения аммиака путем взаимодействия азота и водорода с использованием железа в качестве катализатора является основой для синтеза азотсодержащих удобрений (он был открыт немецкими химиками Фрицем Габером и Карлом Бошем, за что Габер удостоился Нобелевки по химии в 1918 году).
Гетерогенный катализ заключается в ускорении химических реакций чаще всего между газообразными или жидкими реагентами на поверхности твердого катализатора. На первой стадии происходит адсорбция молекул реагентов на поверхности катализатора. Дальнейшее взаимодействие катализатора и молекул реагентов приводит к активации последних и облегчает протекание реакции. В деле синтеза аммиака заслугой Эртла является исследование механизма процесса Габера-Боша и его лимитирующей (самой медленной) стадии. Снижение потенциального барьера лимитирующей стадии позволяет ускорить весь процесс.
Исследования Эртла помогают понять, как происходит, например, коррозионное разрушение железа. Он впервые изучил поведение водорода на поверхности металлов, что позволяет управлять процессами в топливных элементах. Исследование каталитической активности платины в реакции с монооксидом углерода сыграло большую роль для создания автомобильных катализаторов, с помощью которых токсичный угарный газ превращается в безвредную углекислоту. Химия поверхностных явлений добралась даже до стратосферы, где молекулы озона, как выяснилось, распадаются на поверхности частичек льда. Знание механизма этого процесса, возможно, позволит управлять динамикой изменения озонового слоя Земли. Химические процессы на поверхности актуальны и для индустрии полупроводников.
Изучение химических явлений на поверхности сопряжено со значительными экспериментальными трудностями. Очищенная поверхность, например, металла обладает относительно высокой химической активностью, поэтому для получения надежных результатов об индивидуальных химических реакциях измерения нужно проводить в вакууме, дабы уберечь поверхность от лишних химических контактов (такие вакуумные технологии были впервые отработаны в недрах полупроводниковой промышленности в 1960-х годах). Изучив явления на поверхностях
Как известно, биология (якобы наука XXI века) не удостоилась отдельной Нобелевской премии, и биологи получают награды за открытия в области медицины и физиологии. Впрочем, работа, отмеченная в этом году, имеет прямое отношение именно к медицине. Нынешняя премия попадет в руки троих ученых: американцев Марио Капекки (Mario R. Capecchi [5], 1937 года рождения) и Оливера Смитиса (Oliver Smithies [6], 1925), а также англичанина сэра Мартина Эванса (Martin J. Evans [7], 1941) за разработку способа "введения специфических генных модификаций в организмы мышей с использованием эмбриональных стволовых клеток" или, иначе, за генный нокаут (gene knockout).
Понятно, что лечить болезни нужно, дотягиваясь до самого глубинного уровня регуляции. Если болезнь связана с работой (экспрессией) какого-то гена, нужно этот ген остановить; если включение какого-то гена может вызвать выздоровление, нужно этот ген включить. Какие-никакие способы воздействия на определенные участки генома уже разработаны. Генные тексты - последовательности нуклеотидов в типичных геномах - прочитаны уже для многих видов. По характерным признакам (например, регуляторным фрагментам) в этих последовательностях можно опознать участки, соответствующие отдельным генам. Осталась "малость" - понять, какой ген за что отвечает. Однако задача описания взаимодействия результатов активности генов неизмеримо превосходит по сложности любую из задач, решавшихся человечеством. Но как-то ведь подходить к этой глыбе надо! И вот тут выясняется, что способ, предложенный победителями самого престижного научного конкурса, - лучшее, до чего удалось додуматься современным ученым.
Как узнать функцию какой-то детали в сложной системе? Сломать ее и посмотреть, что изменится! Как сломать ген? Выключить его с помощью методов генной инженерии ("ударив" молекулярно-биологическими методами в точку, определенную благодаря расшифровке геномных последовательностей). Как сделать, чтобы интересующий нас ген был выключен во всем организме? Вырубить его в одной клетке, а потом вырастить из нее целый организм. Каким образом? Использовать эмбриональные стволовые клетки. Можно ли это сделать с человеком? Нет, с человеком нельзя, а вот с мышами можно. И основы этой технологии были заложены лауреатами премии около двадцати лет назад.
Итак, получить престижную премию нетрудно. Нужно осознать специфическую технологическую потребность науки на завтрашнем этапе ее развития, придумать способ ее удовлетворения и разработать соответствующие методики.
Трое "именинников" не работали вместе. Капекки интересуют различные формы рака и сердечных нарушений, Смитиса - гипертония и нарушения синтеза гемоглобина, а Эванса - муковисцидоз и рак молочных желез. Однако каждый из них, решая свои задачи, способствовал прогрессу технологий, имевших более широкое применение. Найден целый ряд ключевых точек, ответственных за генезис заболеваний мышей (а значит, с высокой степенью соответствия, и людей). Прорыва в лечении болезней нет, но они неизбежны. И те, кого за такие прорывы когда-нибудь премируют, наверняка будут использовать или генный нокаут, или полученные с его помощью сведения.