В деревьях огромные объемы воды по капиллярам поднимаются на десятки метров -- от корней к листьям. Ученые смогли создать подобную систему, используя в качестве насоса специально обработанный металл. Причем, как оказалось, скорость движения жидкости в металле много больше, чем в деревьях. Это открытие можно будет использовать для проведения медицинской диагностики, охлаждения компьютерных процессоров или превращения почти любого простого металла в свободную от бактерий поверхность. Результаты исследований ученых из Рочестерского университета опубликованы в журнале Applied Physics Letters.

«Мы можем изменить поверхностную структуру почти любого металла, -- говорит Чанли Гуо, профессор оптики в университете Рочестера. -- К тому же мы можем выбирать направление, в котором потечет жидкость, и контролировать, потечет ли вообще или будет оставаться на месте».

Творить такие чудеса с металлами Чанли Гуо и его помощнику Анатолию Воробьеву помогает лазер, который меняет структуру поверхности металла и образует нанорельеф с микроскопическими ямками и дорожками. Но это не простой лазер, а фемтосекундный. Он производит импульсы света длительностью несколько квадриллионных долей секунды. Для того чтобы было проще понять, насколько мимолетен этот промежуток времени, можно сказать, что фемтосекунда во столько же раз меньше обычной секунды, во сколько секунда меньше, чем 32 млн лет! Во время этой наикратчайшей вспышки фемтолазер выделяет столько же энергии, сколько вся электрическая сеть Северной Америки. Причем вся эта чудовищная энергия сфокусирована на точке размером с острие иголки.

Жидкость в металлах, обработанных фемтолазером профессора Гуо, движется в сторону, противоположную действию силы тяжести, очень быстро -- со скоростью 1 см/сек. Процесс этот напоминает то, как пролитое молоко движется вверх, пропитывая бумажную салфетку или полотенце. Другой схожий процесс, с которым это можно сравнить, -- создание на стенках винного бокала так называемых «слез вина».

Силы молекулярного притяжения объединяются с силами испарения, объясняет Чанли Гуо, и заставляют жидкость двигаться против силы тяжести. Это похоже на то, как расплавленный воск движется вверх по фитилю свечи. Скорость движения жидкости повышает измененная структура металла -- дорожки, созданные лазером.

По словам Чанли Гуо, открытые свойства металла можно использовать, например, в медицине. Скоро медикам не нужно будет брать у пациентов для анализа целую пробирку крови. Достаточно будет сделать легкую царапину на коже, и молекул выступившей крови окажется вполне достаточно для проведения микроанализа. Кровь будет двигаться по заданному пути к микродатчику.

С помощью фемтолазера Чанли Гуо и его коллеги смогли создать в металле такую структуру, которая ослабляет притяжение между молекулами воды и молекулами металла. Такой эффект называется гидрофобия. Это свойство можно использовать для дезинфекции поверхностей -- поскольку микробы состоят в основном из воды, расти и размножаться на такой гидрофобной поверхности они не смогут.

При помощи фемтосекундного лазера можно также создавать лампы накаливания, которые потребляют энергии вдвое меньше обычных лампочек, но горят не менее ярко.

В 2006 году профессор Гуо смог так изменить наносвойства металла, что он перестал отражать свет, т.е. стал невидимым.

Пока процесс модификации металла небыстрый. Так, для создания области измененного лазером металла размером 1,5 см сейчас нужно не меньше получаса работы. Физики работают над ускорением этого процесса. Если технология будет усовершенствована, то появятся необходимые условия для широкого применения этой технологии. Ведь несмотря на невероятную концентрацию энергии, фемтосекундный лазер может работать и от обычной бытовой розетки.