CC BY
15ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКИ, ФОТОЭЛЕКТРИКИ И ЭНЕРГЕТИКИ ЖИВЫХ РАСТЕНИЙ
Коломиец1 А.А. школьник, Кудинова2 А.А., Классен3 Н.В.
1- Средняя школа № 45, пос. Ямкино 2- Физмат лицей, Сергиев Посад 3- Институт физики твердого тела РАН, Черноголовка, klassen@issp. ac. ru
DOI: 10.24411/9999-004A-2018-10050
Один из главных процессов развития живой природы - взаимодействие зеленых органелл растений со светом, приводящее в процессе фотосинтеза к образованию исходных биоматериалов, из которых формируются все растительные компоненты. Наши исследования, проведенные на комнатных и уличных растениях, показали, что в дополнение к фотосинтезу в их жизнедеятельности участвуют еще несколько электрических процессов. При этом они проявляются не только на молекулярно-клеточном уровне, подобно фотосинтезу, но и активно работают в макроскопических масштабах, обеспечивая перенос питательных веществ и продуктов фотосинтеза между корнями, кроной и стволом. При освещении зеленых листьев красным или синим светом наблюдались осцилляции электрических потенциалов амплитудой до вольта не только в освещаемом листе, но и на ветке, где он расположен, на расстоянии в десять и более сантиметров от листа. Периоды таких осцилляций составляли несколько секунд. Изгибные деформации и листьев, и веток также индуцировали дальнодействующие изменения электрических потенциалов. Важно отметить, что амплитуды потенциалов при крутильных деформациях веток были в несколько раз больше, чем при изгибных. При циклических повторениях деформаций величины индуцированных потенциалов в течение первого десятка деформирующих воздействий возрастали на порядок, доходя до вольта. Приложение к произвольно выбранному участку ветки электрического импульса приводило к электрическим и акустическим откликам других участков, расположенных на расстояниях в десятки сантиметров. Механическое импульсное воздействие на ветку посредством удара или впрыскивания шприцом воды вызывало на удаленных участках отклики в виде всплесков электрического потенциала и деформации. Обнаруженные электромеханические и фотоэлектрические явления объясняются сочетанием трех процессов: разделением положительных и отрицательных зарядов при поглощении света в хлоропластах листьев, связанными колебаниями электрических полей и деформаций (электромеханическими волнами) в пьезоэлектрических стенках капилляров и сопровождающих эти волны перемещениями по капиллярам свободных электрических зарядов. Кроме того, перемещения зарядов и соответствующие изменения дипольных моментов вызывают изменения окружающих ветки и листья электрических полей. В результате возникают
корреляции в колебаниях листьев и ветвей, вызванных действием ветра и света, которые усиливают амплитуды внутренних и внешних электрических полей. Движением внутренних полей обеспечивается движение питательных веществ, а генерация растениями электрических внешних полей позволяет использовать растения для получения электроэнергии и контакным, и даже бесконтактным методом (используя электромагнитную индукцию).
ХИМИКО-ДЕФОРМАЦИОННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ
Щербакова1 В.Б. студентка, Классен2 Н.В.
1- Химфак Белорусского госуниверситета, Минск 2- Институт физики твердого тела РАН, Черноголовка, Ыа88впШ88у. ас. ги
001:10.24411/9999-004А-2018-10051
Во многих случаях эксплуатационные характеристики твердотельных изделий определяются их приповерхностными слоями. Это относится и к конструкционным, и к приборным применениям. Поэтому актуальна разработка новых способов регулирования структуры и свойств этих слоев. Нами изучены комбинации локального динамического деформирования поверхностей твердых тел с внесением инородных веществ - как органических, так и неорганических. Эта методика позволяет аномально быстро переносить вглубь приповерхностных областей наночастицы, отдельные атомы, неорганические и органические молекулы, осуществляя новый вид легирования -низкотемпературное. Экспериментально продемонстрирована возможность импрегнирования таким способом и металлов, и полупроводников, и диэлектриков. Причем это относится как к кристаллическим, так и к аморфным материалам. Важно, что, в отличие от применяемых сейчас технологий модифицирования, наши методики не требуют специальных заводских условий - ни повышенных температур, ни вакуума и т.д. Они применимы в полевых условиях непосредственно по месту службы изделий, в том числе и под водой. Например, непосредственно на месте может выполняться антикоррозионная обработка стальных конструкций - мостов, опор электропередач, трубопроводов и даже подводных частей кораблей. В наших опытах удавалось за несколько десятков минут шариковой обкатки стальных изделий вносить на глубину до 50 микрон антикоррозионные вещества разных видов - наночастицы меди, никеля, окиси хрома. Следует выделить принципиально новую способность наших методик - легирование приповерхностных слоев органическими полимерами. Раньше это было невозможно, т.к. обычные способы легирования требуют
98
