Компьютеру прописали… витамины
Оказывается, витамины полезны не только для здоровья людей, но и необходимы для хорошего самочувствия электроники. Американские ученые обнаружили, что с помощью этих веществ можно предотвратить выход из строя компонентов электроприборов из-за статического электричества. Так что скоро витамины в обязательном порядке будут прописывать и компьютерам.
Честно говоря, долгое время ученые и сами не понимали, почему на компонентах электроприборов накапливается статическое электричество. Нет, конечно же, было понятно, что во всем виновата пыль. Однако вот ведь в чем штука — согласно законам физики (в частности, закону Кулона), частицы этой самой пыли, заряженные статическим электричеством, должны отталкиваться, никогда не образуя крупных скоплений. Но они образуют их, причем с завидной регулярностью. Возникает вполне справедливый вопрос — как им удается делать это?
Сразу хочу сказать, что проблему для всяких транзисторов, микропроцессоров и прочих комплектующих представляют именно заряженные скопления пыли, а не отдельные ее частицы. Сами по себе пылинки очень маленькие, и поэтому они не могут быть опасны в силу низких потенциалов и минимальной вероятности разряда. А вот если они соберутся в большие комки, то произойдет самая настоящая беда — в тот момент, когда плотность зарядов в связи накоплением пылинок перейдет за определенный уровень, пыль из диэлектрика превратится пусть в плохой, но все-таки проводник. И если после этого накопленное электричество внезапно разрядится, то никакой транзистор или процессор не сможет этого выдержать. Именно так и выходят из строя каждую секунду миллионы компьютерных компонентов по всему миру.
И вот, для того чтобы справиться с этой напастью, специалист по физической химии Бартош Гжибовский из Северо-Западного университета в Эванстоне (США) и его коллеги решили попробовать выяснить, почему же все-таки пылинки сбиваются в комки. Проведя несколько экспериментов, они обнаружили, что когда заряженные частицы оседали на пластиковой поверхности, имеющиеся среди них радикалы (то есть частицы, содержащие один или несколько неспаренных электронов на внешней электронной оболочке) всегда стабилизировали скопления пыли со статическим электричеством. Происходило это из-за того, что воздействие этих радикалов друг с другом в итоге оказывалось более сильным, чем отталкивание, порождаемое самим электрическим зарядом.
Итак, было установлено, что пыль образует комки из-за того, что в ней присутствуют свободные радикалы. Но если этот так, значит, можно найти способ как-то нейтрализовать эти вредоносные частицы. И вот здесь ученые обратились к опыту живых организмов, а точнее, веществ в них постоянно присутствующих. Ведь проблема обезвреживания радикалов, которые разрушают самые различные молекулярные структуры, остро стоит не только перед компьютерами, но и перед любой живой клеткой.
Исследователи обратили внимание на то, что обычно клетки нейтрализуют эти самые радикалы с помощью антиоксидантов, вроде витамина Е, который реагирует со свободными электронами этих зловредных частиц и таким образом делает их безопасными. Так, может быть, этот витамин сможет помочь им решить и проблему накопления статического электричества? Чтобы проверить это предположение, доктор Гржибовский и его коллеги провели достаточно простой эксперимент: сначала они долго трясли группы шариков из пенополистирола, которые, как мы знаем, хорошо накапливают статическое электричество при соударениях, а затем выстреливали ими в транзисторы, покрытые тонким слоем витамина Е.
В результате было установлено, что хотя шарики пенополистирола имели немалый заряд (это было подтверждено измерениями), транзисторам, защищенным оболочкой из витамина, они (точнее говоря, их статическое электричество) никакого вреда причинить не могли. Это весьма порадовало ученых, хотя и слегка удивило. «Это просто невероятно, что ответ оказался таким простым!» — с воодушевлением восклицает доктор Бартош Гжибовский, ведущий автор исследования. Следует заметить, что и производители электроники, узнав об этой работе, обрадовались не меньше. Ведь это простое, недорогое и весьма элегантное решение в области «антистатики» может раз и навсегда покончить с проблемой выхода из строя транзисторов и других компонентов сложных систем из-за разрядов статического электричества.
«Дело в том, что это действительно очень большая проблема в электронной отрасли», — жалуется Фред Роска из компании 3M. Он также добавляет, что сегодня для ее решения в материнские платы либо интегрируют заряженные частицы, либо изолируют их элементы специальными покрытиями. Все это сложно, дорого и, главное, небезопасно для самой электроники. Ну, а попытки бороться со статическим электричеством в приборах путем увеличением проводимости полимеров тоже себя не оправдали: все это приводит к тому, что сильно повышается вероятность коротких замыканий внутри самой системы.
Итак, нужно признать, что группа доктора Гржибовского действительно нашла самое оптимальное решение данной проблемы. Кроме того, ученые наконец-то разгадали загадку образования крупных заряженных пылевых конгломератов. Теперь можно не бояться за то, что в самый нужный момент наш компьютер выйдет из строя из-за коварной заряженной пыли — больше она не сможет причинить ему никакого вреда. Впрочем, это вовсе не значит, что свою квартиру пылесосить не следует — пыль ведь еще много чему вредит…
