2. Известны ли вам примеры молекулярных и биодвигателей. Нарисуйте их схемы и поясните принцип действия. Молекулярные двигатели

1- КИНЕЗИН 2- МИКРОТРУБОЧКА  3- СТЕКЛО  4- ПУЗЫРЕК С ПЕРЕНОСИМЫМИ МОЛЕКУЛАМИ  5- КИНЕЗИН "ШАГАЕТ" ПО МИКРОТРУБОЧКЕ

В кружке показан процесс транспортировки белков и липидов по микротрубочке, осуществляемый кинезином в живой клетке. Когда молекулы кинезина закрепили "вверх ногами" на стеклянной пластинке, они, как цирковые эквилибристы, стали перемещать микротрубочки.

В качестве горючего эти двигатели используют химическое топливо всего живого - аденозинт рифосфорную кислоту (АТФ). Их действием обеспечивается перенос в клетку разных веществ, работа мышц, они используются даже при копировании ДНК. Для создания моторчика в молекулярных двигателях используется фермент АТФазы. Это комплекс из нескольких белков, которые, действуя совместно, производят АТФ. АТФаза превращает движение протонов внутри энергетической станции клетки - митохондрии - в механическое вращение оси. Это движение помогает образовать АТФ. Причем действие АТФазы обратимо: если на этот цилиндрический моторчик подавать АТФ, он будет "сжигать" ее и ось придет во вращение. Основываясь на числе оборотов, которое можно получить от определенного количества АТФ, исследователи заключили, что кпд этого двигателя близок к ста процентам, это существенно выше, чем у всех двигателей, изобретенных человеком.

Биодвигатель

Примеры и устройство:

1. Токийские биологи создали биодвигатель, приводимый в действие бактериями. Пока бактерия Mycoplasma mobile может крутить только микроскопическое колесо-ротор, диаметр которого в пять раз тоньше человеческого волоса. Для создания биодвигателя использован принцип «белки в колесе». С помощью нанотехнологий биологи сконструировали замкнутый круглый желобок диаметром 20 микрон и покрыли его глюкозой. Бактерия Mycoplasma mobile ползет по окружности со скоростью 1,7 см в час и крутит металлическое колесико, вырабатывая энергию. Едва ли труд микроорганизмов когда-либо будет применяться в промышленных масштабах. Синхронизировать движение бактерий практически невозможно. Зато микромоторчик можно будет использовать для доставки лекарств к нужной точке организма.

2. Volvo, является лидером в области разработок биодвигателей для автомобилей.

Автомобили Volvo в качестве топлива теперь могут использовать этанол (85% этанола и 15% бензина). Этанол производят из биомассы, свеклы или злаковых культур, целлюлозы.

Двигатели, работающие на биоэтаноле, устанавливаются как на небольшие модели: Volvo S40, V50 и C30 с объемом двигателя всего 1.8 литра при мощности 125 лошадиных сил и максимальном крутящем моменте 185 Нм, так и на стандартные модели V70 и S80, причём на выбор сразу 2 двигателя: объемом 2.0 л и мощностью в 145 л.сил и объемом 2.5 л и мощностью в 200 лошадей.

БИЛЕТ № 13

1. Что такое анизотропное травление.

Анизотропное травление (также известное как "мокрое" травление или объемная микрообработка) кристаллического кремния является одним из наиболее распространенной технологией изготовление MEMS устройств. На данном этапе выполняется погружение заготовок с нанесенной фоторезистивной маской в ванну с раствором травителя (обычно KOH, TMAH или EDP) на определенное время.

Благодаря особенностям внутренней структуры кристаллов кремния (известного также как монокристаллического кремния) скорость травления сильно зависит от ориентации экспонируемой поверхности подложки. Кроме того, окончательная трехмерная геометрия формируемых на подложке объектов в значительной степени определяется концентрацией и температурой травящего раствора, а также временем травления.

При этом виде травления определяющим фактором взаимодействия травителя и монокристалла является анизотропия монокристалла. Анизотропия здесь проявляется в разных скоростях травления разных кристаллографических плоскостей. Она обусловлена не только разной плотностью атомов на разных кристаллографических плоскостях, но и разной сорбционной способностью этих плоскостей по отношению к реагентам травителя.

Анизотропию процесса травления кремния используют для микроструктурирования, в частности для получения углублений требуемой геометрии. Простейшими, однако часто применяемыми, анизотропными травителями являются водные растворы гидроокисей натрия и калия, например, нагретый до температуры +70 0С 50% водный раствор NaOH или кипящий 50% водный раствор KOH. Широкое применение находят травители на основе органических оснований. Для примера можно привести травитель на основе этилендиамина и пирокатехина.

БИЛЕТ № 14