Будущее технологий: как хиральность молекул меняет правила игры 0:08
Технологический прогресс последних десятилетий кардинально изменил наш мир: компьютеры размером с комнату сменились устройствами, которые помещаются в карман и содержат почти всю сумму накопленных человечеством знаний. Однако, по мнению физика-материаловеда Джесс Уэйд, развитие технологий упирается в серьезные ограничения: нехватку редких элементов, сложности цепочек поставок и колоссальные энергетические затраты центров обработки данных. Решением этой проблемы может стать создание новых материалов на основе органической химии, в частности — использование уникального свойства молекул, называемого хиральностью.
🔬 Материаловедение как фундамент прогресса 5:47
Современные инновации, от высокотехнологичных беговых кроссовок с углеродными пластинами до материалов в теннисных ракетках и индукционных плитах, опираются на достижения материаловедения. Джесс Уэйд отмечает, что эта дисциплина объединяет физику, химию, биологию, математику, экономику и даже искусство, позволяя воплощать фундаментальные научные идеи в реальные продукты, полезные для общества.
Исторически, прогресс в понимании структуры веществ неразрывно связан с местом, где проходит лекция — Королевским институтом (The Royal Institution). Именно здесь Уильям Брэгг (William Bragg) читал знаменитые «Рождественские лекции», вдохновившие Дороти Ходжкин (Dorothy Hodgkin), которая впоследствии стала первой и единственной британской женщиной, получившей Нобелевскую премию по науке за расшифровку структур пенициллина и инсулина.
🏗 Углерод и его удивительные аллотропы 9:58
Особое место в исследованиях занимает углерод — элемент, обладающий редкой способностью образовывать стабильные связи как с другими элементами, так и с самим собой. Джесс Уэйд выделяет вклад Милли Дресселхаус (Millie Dresselhaus), которую в научном сообществе называют «королевой углерода». Будучи первой женщиной-профессором в MIT, она предсказала свойства многих аллотропов углерода, таких как графен и фуллерены, открыв новые пути для создания функциональных материалов.
Важным прорывом стало открытие электропроводящих полимеров в начале 1990-х годов. По словам Уэйд, это позволило превратить привычные пластики из изоляторов в полупроводники, что легло в основу индустрии OLED-дисплеев.
- Преимущества углеродных полупроводников:
- Возможность печати на гибких поверхностях.
- Биосовместимость, что позволяет использовать их в медицинских интерфейсах.
- Возможность миниатюризации до размеров отдельных молекул.
- Масштабируемость производства — все синтезированные молекулы идентичны.
🌀 Хиральность: зеркальные миры и управление светом 23:32
Хиральность — это свойство объектов существовать в виде пары несовместимых зеркальных отражений, подобно левой и правой руке. Это фундаментальный закон природы, прослеживающийся повсюду: от структуры ДНК и белков до спиралей в раковинах моллюсков и рукавах далеких галактик.
В технологиях хиральность открывает уникальные возможности для контроля спина (вращения) электронов и фотонов. Например, в производстве дисплеев использование «закрученного» света позволяет значительно повысить эффективность устройств. По словам Уэйд, современные антибликовые фильтры в смартфонах работают за счет улавливания света, но при этом теряют около 50% яркости экрана. Создание пикселей, излучающих хиральный свет, позволит избежать этих потерь и сэкономить заряд аккумулятора.
🌟 Будущее науки и коммуникация 47:18
Помимо фундаментальных исследований, Джесс Уэйд подчеркивает важность популяризации науки. Она активно занимается просветительской работой, написанием детских книг о нанотехнологиях и свете, а также обучением государственных служащих квантовым технологиям. По её мнению, поддержка со стороны правительства и междисциплинарный подход, объединяющий науку и искусство, создают прекрасные перспективы для британской технологической индустрии.
