Техника - молодёжи 2005-08, страница 23

зарядов вкупе с асимметричностью поля в зазоре создает униполярность Из этого следует: для выпрямителя годится коаксиальная (рис.10,6) или любая другая структура, при условии, что зазор останется туннельно-прозрачным, а поле в зазоре градиентным.

Новому устройству полагается название - авторы не придумали ничего лучше, чем «градиентный концентратор» сжато «гратор». Для гратора, в отличие от обычного диода, не существует проблемы рассасывания носителей, а чрезвычайно малое время туннелирования электрона (<10~¹⁶ с), сдвигает граничную частоту в УФ-диапазон. Остается включить гратор между плечами вибратора (рис.11), и выпрямитель света готов!

Словосочетание «выпрямитель света» коробит чуткое ухо радиста. Подобно тому, как изощренное ухо патентного эксперта однажды заколодило непривычное «Световой усилитель», как назвали заявку В.А. Фабрикант, М.М. Ву-дынский и А.Ф. Бутаева. В результате величайшее изобретение XX в. получило ласкающее слух имя — «лазер» и иного автора — Ч. Таунс.

Но не надо о грустном, когда налицо несомненный успех: диод, работающий за счет форм-фактора. При этом он оказался настолько элементарен, что Природа просто не могла его не создать на заре зарождения жизни. В конце концов, задача всего лишь в том, чтобы какой-то, обладающий электронной проводимостью, фрагмент молекулы (через миллиарды лет ее назовут хлорофиллом) был в полевом смысле сходен с проводящим острием. Сущая ерунда в сравнении с углеродными нанотрубка-

ми, которые интенсивно продуцируются (вместе с сажей) в дуговом разряде на графите. Если уж неразбериха горения творит самый сложный элемент ко-аксиала. то целенаправленно складываемые биоструктуры наверняка ладят граторы в виде эффективных пространственных конструкций, а не примитивных плоских электродов на диэлектрической подложке.

Теперь у нас есть все необходимое для фотоэлектролизера. Постоянный ток параллельно соединенных граторов течет через молекулу (нанокаплю) воды, помещенную между анодом и катодом (рис.12). Ясно, что, если вода находится в гальваническом контакте с раз-нополярными плечами вибраторов или антенна погружена в воду целиком, никакие специальные электроды не нужны. Но даже без этих электродов устройство выглядит коряво.

Куда изящнее перекрещенные красный (340 нм) и синий (220 нм) вибраторы, включенные на общий гратор (рис.13). Косой крест не противоречит структурной формуле хлорофилла (рис.14) и, памятуя об Х-хромосомах, может считаться типовым решением биотехнологии — унифицированный конструкционный элемент служит и плечом вибратора антенны и полюсом гратора и электродом электролизера. По электрическим характеристикам это те же два связанных вибратора (см. рис. 6), обладающие той же М-образной кривой поглощения. Жертвуя частью энергии в зеленом диапазоне, такая антенна полностью использует края спектра, что несколько хуже, чем у трехвибраторной (см. рис. 7 и рис. 12), зато много проще

и компактней Из того же количества деталей и материала удается выкроить три Х-антенны, суммарная эффективность которых вдвое выше! Иными словами, косой крест обходится дешевле на единицу мощности, и рациональная Природа сочла использование зеленого вибратора экономически нецелесообразным.

Вот мы и добрались до цели: источник цвета травы - отражение от мезофилла той компоненты белого света, которую не приняла двухвибраторная антенна фотоэлектролизера. Огорчительно сознавать, что ласкающая глаз зелень всего лишь результат работы недостаточно эффективной антенны, оптимизированной по параметру «стоимость/ производительность». Но таков весь фотосинтез: кислород — отходы производства, а зеленый наряд планеты - несовершенство антенны.

В то же время водоросли не вправе отторгать зеленый свет, единственный проникающий сквозь толщу воды. Потому, наряду с зелеными, существуют бурые и красные водоросли, длину вибраторов которых естественный отбор подогнал под спектральную плотность облучения.

Классическая электродинамика способна в одно касание объяснить желтый цвет осенней листвы: очевидно гратор - самое слабое место конструкции, и крушение структур (гибель листа) сопровождается разрывом именно по слабому месту. Рис. 15 показывает, как Х-антенна превращается в пару вибраторов длиной — 280 нм (170 нм + 110 нм), отражающих именно желтую компрненту к ~ 560 нм.

Изменение цвета растительного пигмента происходит не только в листопад. Например, при разведении капли свежего ягодного сока или вина насыщенного красного цвета (черная смородина, саперави), раствор постепенно светлеет, и, наконец, скачком, приобретает синеватый оттенок — полярные молекулы воды разрывают од-новибраторную антенну пигмента. Разумеется этот эффект наблюдаем, если обломки исходного вибратора переизлучают в видимом диапазоне. Qш

Продолжение в следующем номере

I ²¹