Нанотехнологиите Нанотехнологиите са нова област на науката и технологиите, която се развива активно през последните десетилетия. Нанотехнологиите включват създаването и използването на материали, устройства и технически системи, чието функциониране се определя от наноструктурата, тоест нейните подредени фрагменти с размери от 1 до 100 нанометра
Перспективи НАНОТЕХНОЛОГИЧНА МЕДИЦИНА Създаване на молекулярни роботизирани лекари, които биха „живели“ в човешкото тяло, елиминирайки всички щети, които възникват. МЕДИЦИНА Създаване на молекулярни роботизирани лекари, които ще „живеят“ в човешкото тяло, елиминирайки всички щети, които възникват. ГЕРОНТОЛОГИЯ Постигане на лично безсмъртие на хората чрез въвеждане в тялото на молекулярни роботи, които предотвратяват стареенето на клетките, както и преструктурирането и „облагородяването“ на тъканите на човешкото тяло. ГЕРОНТОЛОГИЯ Постигане на лично безсмъртие на хората чрез въвеждане в тялото на молекулярни роботи, които предотвратяват стареенето на клетките, както и преструктурирането и „облагородяването“ на тъканите на човешкото тяло.
БИОЛОГИЯ Ще стане възможно „въвеждането“ в жив организъм на атомно ниво. Последствията могат да бъдат много различни - от „възстановяването“ на изчезнали видове до създаването на нови видове живи същества и биороботи. БИОЛОГИЯ Ще стане възможно „въвеждането“ в жив организъм на атомно ниво. Последствията могат да бъдат много различни - от „възстановяването“ на изчезнали видове до създаването на нови видове живи същества и биороботи. ЕКОЛОГИЯ Пълно премахване на вредните въздействия от човешката дейност върху околната среда. Първо, чрез насищане на екосферата с молекулярни роботизирани медицински сестри, които превръщат човешките отпадъци в суровини, и второ, чрез прехвърляне на индустрията и селското стопанство към безотпадни нанотехнологични методи. ЕКОЛОГИЯ Пълно премахване на вредните въздействия от човешката дейност върху околната среда. Първо, чрез насищане на екосферата с молекулярни роботизирани медицински сестри, които превръщат човешките отпадъци в суровини, и второ, чрез прехвърляне на индустрията и селското стопанство към безотпадни нанотехнологични методи.
КОСМИЧЕСКО СТРОИТЕЛСТВО Огромна армия от роботизирани молекули ще бъде пусната в околоземното пространство и ще го подготви за човешко заселване – направете Луната, астероидите и близките планети обитаеми и изградете космически станции от „скрап материали“. КОСМИЧЕСКО СТРОИТЕЛСТВО Огромна армия от роботизирани молекули ще бъде пусната в околоземното пространство и ще го подготви за човешко заселване – направете Луната, астероидите и близките планети обитаеми и изградете космически станции от „скрап материали“. КИБЕРНЕТИКА Ще има преход от съществуващите в момента равнинни структури към обемни микросхеми, размерите на активните елементи ще намалеят до размера на молекулите КИБЕРНЕТИКА Ще има преход от съществуващите в момента равнинни структури към обемни микросхеми, размерите на активните елементи ще намалеят до размерът на молекулите SMART HABITAT Чрез въвеждането на логични наноелементи във всички атрибути на околната среда околната среда ще стане удобна за човек. ИНТЕЛИГЕНТНО ХАБИТАТ Благодарение на въвеждането на логични наноелементи във всички атрибути на околната среда, тя ще стане удобна за хората.
ИНДУСТРИЯ Замяна на традиционните производствени методи с молекулярни роботи, сглобяващи потребителски стоки директно от атоми и молекули. ИНДУСТРИЯ Замяна на традиционните производствени методи с молекулярни роботи, сглобяващи потребителски стоки директно от атоми и молекули. ЗЕМЕДЕЛИЕ Замяна на „естествените машини” за производство на храни с техните изкуствени двойници – комплекси от молекулярни роботи. Те ще възпроизвеждат същите химични процеси, които протичат в живия организъм, но по по-кратък и по-ефективен начин. ЗЕМЕДЕЛИЕ Замяна на „естествените машини” за производство на храни с техните изкуствени двойници – комплекси от молекулярни роботи. Те ще възпроизвеждат същите химични процеси, които протичат в живия организъм, но по по-кратък и по-ефективен начин.
Лидерите в производството и развитието на нанотехнологиите в света са САЩ и Япония. Лидерите в производството и развитието на нанотехнологиите в света са САЩ и Япония. Лидери по отношение на инвестициите в нанотехнологиите в периода от 2006 до 2010 г. ще бъдат Япония (6 милиарда долара), САЩ (5,6 милиарда долара) и страни от ЕС (4,6 милиарда долара). Лидери по отношение на инвестициите в нанотехнологиите в периода от 2006 до 2010 г. ще бъдат Япония (6 милиарда долара), САЩ (5,6 милиарда долара) и страни от ЕС (4,6 милиарда долара). Русия планира да инвестира около 8 милиарда долара в развитието на нанотехнологиите до 2011 г. За тази цел е създадена Руската нанотехнологична корпорация (РосНаноТех), която планира да инвестира около 15 милиарда рубли в нанотехнологични проекти. Русия планира да инвестира около 8 милиарда долара в развитието на нанотехнологиите до 2011 г. За тази цел е създадена Руската нанотехнологична корпорация (РосНаноТех), която планира да инвестира около 15 милиарда рубли в нанотехнологични проекти.
Първото поколение се нарича „пасивни наноструктури“ или просто нанопрахове, които могат да се добавят към различни материали: полимери, керамика, метали, покрития, лекарства, козметика, храни и други потребителски стоки. Второто поколение „активни наноструктури“ (2005–2010 г.) предвижда създаването на нанобиотехнологични компоненти, невроелектронни интерфейси, наноелектромеханични системи. Третото поколение „системи от наносистеми“ (2010–2015 г.), т.е. контролирано самосглобяване на. наносистеми, триизмерни мрежи, нанороботи четвърто поколение „молекулярни наносистеми“ (2015–2020), т.е. молекулярни устройства, атомен дизайн.
Изследователски институт на Япония Японски учени създават въглеродни наноматериали Японски учени създават въглеродни наноматериали През 1991 г. японският изследовател С. Ииджима от компанията Nihon Denki открива друга необичайна структура - въглеродни нанотръби През 1991 г. японският изследовател С. Ииджима от компанията Nihon Denki откри друга необичайна структура - въглеродните нанотръби могат да се използват в технологията на електронната микроскопия, в транзистори и дисплеи, като елементи за абсорбиране на водород, в производството на композити те могат да се използват в технологията на електронната микроскопия, в транзистори и дисплеи, като елементи - абсорбери на водород за производство на композити
Китай Китай В момента има около 800 нанотехнологични компании и повече от 100 изследователски лаборатории в Китай. Естеството на работата им традиционно остава затворено. Китайската армия се интересува най-много от микрочипове, които могат да увеличат жизнеспособността на личния състав, когато врагът използва оръжия за масово унищожение. В момента в Китай има около 800 нанотехнологични компании и повече от 100 изследователски лаборатории. Естеството на работата им традиционно остава затворено. Китайската армия се интересува най-много от микрочипове, които могат да увеличат жизнеспособността на личния състав, когато врагът използва оръжия за масово унищожение.
Последни разработки Компютри и микроелектроника Компютри и микроелектроника Нанокомпютърът е изчислително устройство, базирано на електронни технологии с размер на логическите елементи от порядъка на няколко нанометра. Самият компютър, разработен на базата на нанотехнологиите, също е с микроскопични размери. Нанокомпютърът е изчислително устройство, базирано на електронни технологии с размер на логическите елементи от порядъка на няколко нанометра. Самият компютър, разработен на базата на нанотехнологиите, също е с микроскопични размери. ДНК компютърът е изчислителна система, която използва изчислителните възможности на ДНК молекулите. В ДНК изчисленията данните се представят не под формата на нули и единици, а под формата на молекулярна структура, изградена на базата на спиралата на ДНК. Ролята на софтуер за четене, копиране и управление на данни се изпълнява от специални ензими. ДНК компютърът е изчислителна система, която използва изчислителните възможности на ДНК молекулите. В ДНК изчисленията данните се представят не под формата на нули и единици, а под формата на молекулярна структура, изградена на базата на спиралата на ДНК. Ролята на софтуер за четене, копиране и управление на данни се изпълнява от специални ензими. Атомносиловият микроскоп е сканиращ сондов микроскоп с висока разделителна способност, базиран на взаимодействието на конзолна игла (сонда) с повърхността на изследваната проба. За разлика от сканиращия тунелен микроскоп (STM), той може да изследва както проводими, така и непроводими повърхности дори през слой течност, което прави възможна работата с органични молекули (ДНК). Атомносиловият микроскоп е сканиращ сондов микроскоп с висока разделителна способност, базиран на взаимодействието на конзолна игла (сонда) с повърхността на изследваната проба. За разлика от сканиращия тунелен микроскоп (STM), той може да изследва както проводими, така и непроводими повърхности дори през слой течност, което прави възможна работата с органични молекули (ДНК).
Наномедицина и фармацевтична индустрия Наномедицина и фармацевтична индустрия Насока в съвременната медицина, основана на използването на уникалните свойства на наноматериалите и нанообектите за проследяване, проектиране и модифициране на човешки биологични системи на наномолекулно ниво. Направление в съвременната медицина, основано на използването на уникалните свойства на наноматериалите и нанообектите за проследяване, проектиране и модифициране на човешки биологични системи на наномолекулно ниво. ДНК нанотехнологията използва специфичните бази на ДНК и молекулите на нуклеиновата киселина, за да създаде ясно дефинирани структури на тяхна основа. ДНК нанотехнологията използва специфичните бази на ДНК и молекулите на нуклеиновата киселина, за да създаде ясно дефинирани структури на тяхна основа. В началото на 2000 г. бързият напредък в технологията на наночастиците даде тласък на развитието на новата област на нанотехнологиите, наноплазмониката. Оказа се, че е възможно да се предава електромагнитно излъчване по верига от метални наночастици, като се използва възбуждането на плазмонни трептения. В началото на 2000 г. бързият напредък в технологията на наночастиците даде тласък на развитието на новата област на нанотехнологиите, наноплазмониката. Оказа се, че е възможно да се предава електромагнитно излъчване по верига от метални наночастици, като се използва възбуждането на плазмонни трептения.
Роботика Роботика Нанороботите са роботи, създадени от наноматериали и сравними по размер с молекула, с функции за движение, обработка и предаване на информация и изпълнение на програми. Нанороботи, способни да създават свои копия, т.е. самовъзпроизвеждане се наричат репликатори. Нанороботите са роботи, създадени от наноматериали и сравними по размер с молекула, с функции за движение, обработка и предаване на информация и изпълнение на програми. Нанороботи, способни да създават свои копия, т.е. самовъзпроизвеждане се наричат репликатори.
Въздействие върху икономиката Нанотехнологиите са инструмент, средство, чрез което страните могат да влияят върху повишаването на конкурентоспособността на предприятията чрез развитие на производството и подобряване на качеството на продуктите в различни сектори на икономиката. Нанотехнологията е инструмент, средство, чрез което страните могат да влияят върху повишаването на конкурентоспособността на предприятията чрез развитие на производството и подобряване на качеството на продуктите в различни сектори на икономиката.
Слайд 2
Нанотехнологии
Нанотехнологиите са област на приложната наука и технология, която се занимава с изучаването на свойствата на обектите и разработването на устройства с размери от порядъка на 10-9 m или 10 nm. Нанотехнологията е технология за манипулиране на материята на атомно и молекулярно ниво с цел създаване на наноструктури, наноустройства и материали със специални свойства. Особеността на нанотехнологиите е, че разглежданите процеси и извършваните действия се извършват в нанометровия диапазон на пространствените мащаби. В този размерен диапазон „суровините“ са отделни атоми, молекули и молекулни системи. 1 нанометър (nm) е една милиардна от метъра или една милионна от милиметъра. Какво е "NANO"?
Слайд 3
Ричард Файнман е в основата на нанотехнологиите, той предлага много различни формулировки, за първи път е използван от Норио Танигучи през 1974 г. През 80-те години терминът е използван от Ерик К. Дрекслър, особено в книгата му „Машини на“. Creation: The Coming Era of Nanotechnology”, който е публикуван през 1986 г. Ричард Файнман Ерик К. Дрекслър
Слайд 4
В момента нанотехнологиите се развиват активно в около 50 страни. Лидерите са САЩ, Япония, Южна Корея и Германия. Русия се нарежда във втората десетка. Но по отношение на броя на публикациите на нанотеми сме на почетното 8-мо място.
Слайд 5
Нанотехнологиите в Русия
Изучаване на свойствата на металите като наночастици Създаване на биочипове и тънки филми Създаване на манипулатори с най-малки размери
Слайд 6
Нанотехнологиите, които използваме в живота:
Слайд 7
Използване на нанотехнологиите в медицината
Американците създадоха материал, който имитира истинска костна тъкан. Използвайки метода на самосглобяване на влакна, които имитират естествен колаген, те „засадиха“ върху тях нанокристали от хидроксиапатит. И едва тогава собствените костни клетки на човек бяха залепени към тази „замазка“ - този материал може да се използва за заместване на костни дефекти след наранявания или операции.
Слайд 8
Нанотехнологии и мода
Нанотехнологиите бяха използвани за първи път в производството на модни облекла преди около година. Оттогава някои от модните дизайнери започнаха да си сътрудничат с учени, за да произвеждат модели на така нареченото „функционално облекло“. Той ще се различава от този, с който сме свикнали не само по външен вид, но и по свойствата на тъканта, от която е изработен.
Слайд 9
Не изисква измиване Невъзможно е да се разболее Не позволява преминаването на вредни газове и предпазва от съвременната екология 1 кв. Един метър плат струва около 10 хиляди. $
Слайд 10
Компютър в термос чаша
Студентът по дизайн Джейсън Фарсай излезе с компютър Yuno, вграден в чаша за кафе. Софтуерната част на тази чаша-компютър ще се състои от уиджети, показващи времето, пътните условия, борсови котировки, имейл и др.
Слайд 11
Nokia и специалисти от университета в Кеймбридж наскоро показаха интересен нов продукт - разтеглив мобилен телефон Morph, направен с помощта на нанотехнологии.
Слайд 12
Сателитите също се създават на базата на нанотехнологиите
Слайд 13
Нанороботи и компютри
Слайд 14
Нанотехнолозите се шегуват
Нанотоалетната получи награда на 49-ия международен конкурс по микрография като най-ексцентричното занимание за 2005 г. Общо в конкурса участваха повече от 40 творби, но проектът от SII NanoTechnology се оказа най-необичаен. Журито никога не е виждало подобно използване на нанотехнологиите!
Слайд 15
Заключение: Въздействието на нанотехнологиите върху живота обещава да бъде универсално, в резултат на което икономиката ще се промени и ще бъдат засегнати всички аспекти на живота, работата и социалните отношения. Използването на иновативни материали от 21 век ще направи възможно превръщането на най-невъобразимите проекти в реалност. С помощта на нанотехнологиите ще можем да пестим време, да получаваме повече ползи на по-ниска цена и постоянно да подобряваме нивото и качеството на живот. Препъникамъкът на съвременните нанотехнологии е невъзможността за масово производство на високотехнологични продукти. Вече са постигнати резултати, демонстриращи потенциала на нанотехнологиите, но все още не съществуват технологии за масово производство.
Вижте всички слайдове
Нанонауката е сбор от знания за свойствата на материята в нанометров* мащаб; наноматериалите са материали, съдържащи структурни елементи, чиито геометрични размери в поне едно измерение не надвишават 100 nm и които имат качествено нови свойства, функционални и експлоатационни характеристики; нанотехнология – способността за целенасочено създаване на обекти (с предварително определен състав, размер и структура) в диапазона от приблизително nm * 1 нанометър (nm) = 10 -9 m
„Нанотехнологиите са набор от методи и техники, които предоставят възможност за създаване и модифициране на обекти по контролиран начин, включително компоненти с размери под 100 nm, поне в едно измерение, и в резултат на това получаване на принципно нови качества, които позволяват тяхното интегриране в напълно функциониращи широкомащабни системи; в по-широк смисъл този термин обхваща и методи за диагностика, характерология и изследване на такива обекти." Федералната агенция за наука и иновации в „Концепция за развитие на работата в областта на нанотехнологиите в Руската федерация до 2010 г.“
1959 - Ричард Файнман: „Има много място долу...“ - посочи фантастичните перспективи, които обещава производството на материали и устройства на атомно и молекулярно ниво 1974 - Японският учен Танигучи за първи път използва термина „нанотехнология“ 1986 - Американецът Drexler публикува книгата "Machines of Creation: The Coming of the Nanotechnology Era"
1985 г. - идентифицирана е нова форма на въглерод - клъстери C60 и C70, наречени фулерени (работи на нобеловите лауреати N. Croto, R. Kerlu, R. Smalley) - японският учен S. Ishima открива въглеродни нанотръби в продуктите на изпаряване с електрическа дъга от графит
...Ако вместо да подреждаме атомите в ред, ред по ред, колона по колона, дори вместо да изграждаме от тях сложни молекули на миризмата на теменужки, ако вместо това ги подреждаме всеки път по нов начин, разнообразявайки мозайката им, без повтаряйки това, което вече се е случило - представете си колко необичайни, неочаквани неща могат да възникнат в тяхното поведение. Р. П. Файнман
Когато става въпрос за развитие на нанотехнологиите, обикновено се вземат предвид три направления: производство на електронни схеми (включително обемни) с активни елементи с размери, сравними с тези на молекулите и атомите; разработване и производство на наномашини, т.е. механизми и роботи с размер на молекула; директно манипулиране на атоми и молекули и сглобяването им във всичко, което съществува.
O фотонни кристали, поведението на светлината в които е сравнимо с поведението на електроните в полупроводниците. Въз основа на тях е възможно да се създадат устройства с по-висока производителност от техните полупроводникови аналози; o неподредени нанокристални среди за лазерно генериране и производство на лазерни дисплеи с по-висока яркост (2-3 порядъка по-висока от конвенционалните светодиоди) и голям зрителен ъгъл; o функционална керамика на базата на литиеви съединения за твърдотелни горивни клетки, акумулаторни твърдотелни източници на енергия, сензори за газови и течни среди за работа в тежки технологични условия; o квазикристални наноматериали, които имат уникална комбинация от повишена якост, нисък коефициент на триене и термична стабилност, което ги прави перспективни за използване в машиностроенето, алтернативната и водородната енергетика; o Основни класове наноматериали и наноструктури
Структурни наноструктурирани твърди и издръжливи сплави за режещи инструменти с повишена износоустойчивост и ударна якост, както и наноструктурирани защитни термични и корозионноустойчиви покрития; o полимерни композити с пълнители от наночастици и нанотръби, които имат повишена якост и ниска запалимост; o биосъвместими наноматериали за създаване на изкуствена кожа, принципно нови видове превръзки с антимикробна, антивирусна и противовъзпалителна активност; o наноразмерни прахове с повишена повърхностна енергия, включително магнитни, за дисперсионно укрепване на сплави, създаване на елементи с памет за аудио и видео системи, добавки за торове, фуражи, магнитни течности и бои;
O органични наноматериали, които имат много свойства, които са недостъпни за неорганичните вещества. Органичните нанотехнологии, базирани на самоорганизация, позволяват да се създават слоести органични наноструктури, които са в основата на органичната наноелектроника и да се конструират модели на биомембрани на клетки на живи организми за фундаментални изследвания на техните процеси на функциониране (молекулярна архитектура); o полимерни нанокомпозитни и филмови материали за нелинейни оптични и магнитни системи, газови сензори, биосензори, многослойни композитни мембрани; o покривни полимери за защитни пасивиращи, антифрикционни, селективни, антирефлексни покрития; o полимерни наноструктури за гъвкави екрани; o двуизмерни фероелектрични филми за енергонезависими устройства за съхранение; o течнокристални наноматериали за високоинформативни и ергономични видове дисплеи, нови видове течнокристални дисплеи (електронна хартия).
Много свойства на веществата (точка на топене, ширина на забранената зона в полупроводниците, остатъчен магнетизъм) се определят главно от размерите на кристалите в нанометровия диапазон. Това отваря възможността за преход към ново поколение материали, чиито свойства се променят не чрез промяна на химичния състав на компонентите, а чрез регулиране на техния размер и форма
MIOO MPGU Образователен и научен център за функционални и наноматериали Методология за формиране на идеи на учениците за нанотехнологиите в средните училища
Имена на векове... Използваните материали са един от основните показатели за техническата култура на едно общество. Това е отразено в имената на вековете „каменна епоха“, „бронзова епоха“, „желязна епоха“. 20-ти век вероятно ще бъде наречен век на многофункционалните нано- и биоматериали.
a – пистова мембрана (AFM); b – проводници с микронни размери (вторични структури) в електронен микроскоп.
Вляво е диаграма на структурата на нанокристален материал; вдясно е комплекс от къщи на архитекта Франк Оуен Гери (Дюселдорф)
Метални стъкла Първата сплав в аморфно състояние е получена от P. Daveza през 1960 г. (златно-силиконова сплав в евтектично състояние Au 75 Si 25) в Калифорнийския технологичен институт
Насипни аморфни метални сплави Сплави на основата на Zr, Ti, както и Al и Mg с добавяне на La и преходни метали. Ниската скорост на охлаждане (1 – 500 K/s) позволява получаването на относително дебели (до 40 mm) продукти
Използване на нанокристални материали Нанокристалните топлоустойчиви сплави са обещаващи за производството на лопатки на ново поколение газови турбини на реактивни двигатели. Керамичните наноматериали се използват както в космическата техника, така и за производството на протези в ортопедията и стоматологията.
Използване на нанокристални материали Добавянето на нанокристален алуминий към ракетното гориво може да ускори процеса на горене 15 пъти.
Нанофазните (нанокристални) сплави са открити за първи път в проби от лунна почва. Все още се произвеждат в малки количества
Композитни материали Композитният материал, композитът, е хетерогенен материал от два или повече компонента (компоненти) и има почти ясна граница между компонентите. Характеризира се със свойства, които не се притежават от нито един от компонентите, взети поотделно
НАНОКОМПОЗИТИ В нанокомпозитите поне един компонент има наноразмери. Класическото значение на интерфейса матрица-пълнител се губи
Функционални материали (на снимката японско слънчево платно) Функционалните материали могат да бъдат определени като материали, чиито свойства са подредени или проектирани по такъв начин, че да могат да задоволят специфична цел (изпълнителна функция) по контролиран начин. Тази и следващата снимка показват японски слънчеви платна
Метализирани полимерни покрития Метализираните тънкослойни продукти са предназначени да заменят тежките огледални структури. Такива материали се използват широко в космическите кораби като термично-окислително-стабилизиращи покрития, рефлектори или колектори на светлинна енергия и за предаване на оптична информация. Материалите на основата на полиимид имат редица предимства като матричен филм
Химически метализирани PI филми Химически метализираните филми могат да бъдат класифицирани като нови функционални материали, като се има предвид тяхната повишена отразяваща способност и добра повърхностна проводимост. Свойствата на такива филми са изследвани в рамките на международния научен грант НАТО Sf. P (Наука за мир) № 978013 По време на химическата метализация се образува градиент на повърхностния слой в съдържанието на метални наночастици. Всъщност това е нанокомпозит полимер/метал
„Умни“ материали От класа на функционалните материали могат да се разграничат активни или „умни“ материали. „Умните“ или „интелигентните“ материали трябва ефективно и независимо да променят свойствата си при непредвидени обстоятелства или при промяна на режима на работа на устройството.
Функционални материали на бъдещето Във връзка с „умните“ материали, разработени от хората, се поставя футурологичната задача за създаване на хиперфункционални материали, които в някои аспекти надхвърлят възможностите на отделните биологични органи
Причини за появата на „умни” материали и устройства Нуждата от интелигентни материали е породена от факта, че съвременните механизми и устройства стават уязвими, от една страна, поради тяхната сложност, от друга, поради все по-тежките условия на работа : различни среди, радиация, високи скорости на движение и т.н. Специалистите по военна техника сухо характеризират човека-оператор като „обект с ниска скорост и значително ограничение на психофизиологичните възможности“.
Метаматериали Специално място сред функционалните материали заемат метаматериалите, чиито свойства се определят главно от конструктивни характеристики, а не от химичен състав. Вдясно има пръчка в празна чаша, с вода и материал с отрицателен индекс на пречупване.
Първи метаматериал с отрицателен индекс През 2000 г. Дейвид Смит от Калифорнийския университет в Сан Диего създава първия материал с отрицателен индекс за електромагнитни вълни при 10 гигахерца от листове медна мрежа, подредени на слоеве
Проблемът с невидимостта През 2006 г. британският учен Джон Пендри теоретично показа, че ако даден обект се постави вътре в специално проектирана суперлеща, направена от материал с отрицателен индекс на пречупване, тогава този обект ще стане невидим за външен наблюдател.
През август 2008 г. две групи учени създадоха два нови метаматериала с отрицателен индекс на пречупване. Първият материал се състои от няколко редуващи се слоя сребро и магнезиев флуорид, в които са направени дупки с нанометрови размери. Вторият използва порест алуминиев оксид; вътре в неговите кухини, използвайки специален процес, се отглеждат сребърни наноигли, разположени на разстояние, по-малко от дължината на вълната на светлината.
Топлоизолационен материал Aspens Pyrogel AR 5401 [N]. Температурата на факела на газовата горелка по-долу е 1000 0 C
Безпилотен летателен апарат Polecat, летящо крило с размах 28 метра, Lockheed Martin, 3D принтиран
Нанофилтър от молекули антрахинон върху медна повърхност. Всяка клетка съдържа около 200 молекули
ХИБРИДНИ НАНОМАТЕРИАЛИ Хибридните наноматериали, композити на молекулярно ниво, състоящи се от неорганични, органични и биологични компоненти, са много обещаващи. Сред последните се откроява ДНК
ДОПЪЛНИТЕЛНО Характеристика на биологичните наноструктури е комплементарността, способността за разпознаване на молекулярно ниво (ДНК, антитела и др.). Тази способност е в основата на работата на биосензорите, но може да се използва и за самосглобяване на наноструктури, което е ключов момент в процесите отдолу нагоре.
Протеинови „извори“ Повторенията на нирин се състоят от тандемни модули от приблизително 33 аминокиселини. Тяхната атомна структура е много необичайна и се състои от къси антипаралелни алфа завои, които се самосглобяват в спирали. Благодарение на тази структура, анкириновите повторения могат бързо да се възстановят след разтягане. Те се намират в повече от 400 протеина в човешкото тяло. Те се намират в космените клетки на вътрешното ухо, където играят важна роля при преобразуването на акустичните сигнали в електрически. Анкириновите протеини също регулират йонния обмен в мембраната на сърдечния мускул.
Надмолекулни структури, надмолекулна химия Терминът е въведен през 1978 г. от изключителния френски химик, носител на Нобелова награда за 1987 г. J. -M. Лен и дефиниран от него като „химия отвъд молекулата, описваща сложни образувания, които са резултат от асоциирането на две (или повече) химически частици, свързани заедно чрез междумолекулни сили“. Развитието на супрамолекулната химия до голяма степен се дължи на нейния интердисциплинарен характер (органична и координационна химия, физична химия, биология, физика на кондензираната материя, микроелектроника и др.)
Надмолекулни системи Йерархията е изградена така: атоми - молекули - надмолекулни системи - биологични системи. Супрамолекулните системи са мост между неживата и живата материя.
Най-отгоре - видове надмолекулни структури; по-долу е диаграма на самосглобяването на решетка от шест линейни молекули и девет сребърни йона
БИОМИМЕТИЧНИ ХИБРИДНИ ПОЛИМЕРИ, „МОЛЕКУЛАРНИ ХИМЕРИ“ Полимери, чиито макромолекули съдържат както естествени, така и синтетични блокове. Такива полимери са способни да образуват сложни супрамолекулни групи с редица специфични функционални свойства. Създаването им се счита за стратегически начин за проектиране на „умни“ наноматериали
Новата роля на компютърното моделиране „...потенциалът на моделите за предсказване на свойства, които се намират отвъд границите на съвременния експеримент е осъзнат“ академик М. В. Алфимов
Компютърна симулация Основният проблем с всички тези изчисления е квантово-механичният характер на свойствата на наночастиците. Приложено към отделни атоми и молекули, е разработен съответният теоретичен апарат и числени методи. За макроскопичните системи е използван статистически метод. Но броят на атомите в наночастиците обикновено е твърде малък за статистически методи и в същото време твърде голям за прости квантови модели.
Производство на нови материали Според прогнозата, от общия годишен пазар на нанотехнологични продукти през 20015-2020 г. ($2 трилиона), $340 милиарда ще дойдат от нови материали, които не могат да бъдат произведени по традиционни методи.
От анализ на експертни оценки на специалисти следва, че през следващите 20 години 90% от съвременните материали, използвани в промишлеността, ще бъдат заменени с нови, в частност „интелигентни“, които ще позволят да се създават структурни елементи, които ще определи техническия прогрес на 21 век.
Литература М. В. Алфимов, Нанотехнологии. Ролята на компютърното моделиране, редакция, списание Russian Nanotechnologies, том 2, № 7-8, 2007 г. Д. Диксън, П. Къмингс, К. Хес, Теория и моделиране на наноструктури. Нанотехнологиите през следващото десетилетие. Прогноза за изследователските посоки, изд. M. K. Roko, R. S. Williams, P. Alivasatos, M., MIR, 2002, стр. 48-
Литература (продължение) А. И. Гусев, Наноматериали, наноструктури, нанотехнологии, М., Физматлит, 2005, 416 стр. 2. Н. П. Лякишев, Нанокристални структури - ново направление в развитието на структурните материали, Бюлетин на Руската академия на науките, том 73, № 5, 2003, стр. 422 Д. И. Рижонков, В. В. Левина, Е. Л. Дзидзигури, Наноматериали, М., БИНОМ. Лаборатория на знанието, 365 стр.
Слайд 1
Слайд 2
Слайд 3
Слайд 4
Слайд 5
Слайд 6
Слайд 7
Слайд 8
Слайд 9
Слайд 10
Слайд 11
Презентацията на тема „Нанотехнологии и наноматериали” може да бъде изтеглена абсолютно безплатно от нашия уебсайт. Тема на проекта: Химия. Цветните слайдове и илюстрации ще ви помогнат да ангажирате вашите съученици или публика. За да видите съдържанието, използвайте плейъра или ако искате да изтеглите отчета, щракнете върху съответния текст под плейъра. Презентацията съдържа 11 слайд(а).
Презентационни слайдове
Слайд 1
Слайд 2
Слайд 3
Какво е нанотехнология?
Това са няколко конкурентни технологии за производство на радиоелектронни продукти с размери на функционалните елементи от порядъка на нанометри (10 на минус девета степен, т.е. части от милиметър). Въвеждането на тези технологии във военната радиоелектроника ще направи възможно получаването на свръхмалки оръжия (например самонасочващи се куршуми) или драстично увеличаване на „интелигентните“ възможности на управляваните оръжия, като им се предоставят функции за автономно откриване, разпознаване и, като резултат, гарантирани удари по всякакви цели. Въвеждането на нанотехнологиите в други видове военна техника значително ще повиши тяхната ефективност и ще разшири обхвата на приложение.
Слайд 4
Има и друга версия
Нанотехнологиите са технологии за работа с материя на ниво отделни атоми. Традиционните производствени методи работят с части от материята, състоящи се от милиарди или повече атоми. Това означава, че дори най-прецизните инструменти, произведени от човека досега, изглеждат като объркана каша на атомно ниво. Преходът от манипулиране на материята към манипулиране на отделни атоми е квантов скок, осигуряващ безпрецедентна прецизност и ефективност.
Слайд 5
Медицина и нанотехнологии
В медицината проблемът с използването на нанотехнологиите е необходимостта от промяна на структурата на клетката на молекулярно ниво, т.е. извършват „молекулярна хирургия“, използвайки наноботове. Очаква се да бъдат създадени молекулярни роботи лекари, които могат да „живеят“ в човешкото тяло, елиминирайки всички възникнали щети или предотвратявайки появата на такива. В действителност наномедицина все още не съществува, има само нанопроекти, чието прилагане в медицината в крайна сметка ще направи възможно обръщането на стареенето. Въпреки сегашното състояние на нещата, нанотехнологиите, като фундаментално решение на проблема със стареенето, са повече от обещаващи
Слайд 6
За да постигне тези цели, човечеството трябва да реши три основни проблема: 1. Разработване и създаване на молекулярни роботи, които могат да поправят молекули. 2. Проектирайте и създайте нанокомпютри, които ще контролират наномашини. 3. Създайте пълно описание на всички молекули в човешкото тяло, с други думи, създайте карта на човешкото тяло на атомно ниво. Основната трудност с нанотехнологиите е проблемът за създаването на първия нанобот. Има няколко обещаващи посоки
Слайд 7
Държава и нанотехнологии
ДЪРЖАВАТА отдели 180 милиарда рубли за „подкрепа на нанотехнологиите“. Тези средства се управляват от държавната корпорация Руснанотех. Той се контролира от правителството. В същото време печалбите от дейността на държавната корпорация Rusnanotech не подлежат на изтегляне и разпределение от правителството. Освен това Роснанотех е изваден от закона за несъстоятелността. В съобщение на президента на Руската федерация в началото на икономическата криза се казваше, че държавата няма да пести средства за развитието на нанотехнологиите, което показва значението на тази индустрия за държавата.
Слайд 8
Корпорацията има право да харчи всякакви средства за закупуване на ценни книжа (като част от подкрепата на нанотехнологични проекти). Тя също има право да инвестира наличните средства във всякакви финансови инструменти. Размерът на тези инвестиции се одобрява от Надзорния съвет на Rusnanotech веднъж годишно. Надзорният съвет на корпорацията (15 души: 5 депутати или сенатори, 5 членове на правителството или президентската администрация, 5 представители на науката, бизнеса или Обществената камара) се назначава от правителството и на свой ред назначава генералния директор на Държавна корпорация Руснанотех за срок от пет години. Той, по препоръка на генералния директор, одобрява борда на корпорацията.
Слайд 9
Фантастични перспективи
Перспективи за развитие на нанотехнологиите в различни индустрии. Според прогнозите на американската асоциация National Science Foundation, обемът на пазара на стоки и услуги, използващи нанотехнологии, може да достигне 1 трилион долара. през следващите 10-15 години: в промишлеността материали с високи специфични характеристики, които не могат да бъдат създадени по традиционен начин, могат да заемат пазар на стойност 340 милиарда долара през следващите 10 години. в полупроводниковата индустрия пазарът на нанотехнологични продукти може да достигне 300 милиарда долара през следващите 10-15 години. В сектора на здравеопазването използването на нанотехнологии може да помогне за увеличаване на продължителността на живота, подобряване на неговото качество и разширяване на човешките физически възможности. във фармацевтичната индустрия около половината от всички продукти ще зависят от нанотехнологиите. Обемът на продуктите, използващи нанотехнологии, ще възлезе на повече от $180 милиарда през следващите 10-15 години.
Слайд 10
И също... в химическата промишленост наноструктурираните катализатори се използват в производството на бензин и в други химически процеси, с приблизителен ръст на пазара до $100 млрд. Според експерти пазарът на такива продукти расте с 10%. на година. в транспорта използването на нанотехнологии и наноматериали ще направи възможно създаването на по-леки, по-бързи, по-надеждни и безопасни автомобили. Пазарът само на аерокосмически продукти може да достигне 70 милиарда долара до 2010 г. В селското стопанство и опазването на околната среда използването на нанотехнологии може да увеличи добивите на културите, да осигури по-рентабилни начини за филтриране на водата и да ускори развитието на възобновяеми енергийни източници, като например високоефективно преобразуване на слънчева енергия. Това ще намали замърсяването на околната среда и ще спести значителни средства. По този начин, според прогнозите на учените, използването на нанотехнологии при използването на светлинна енергия след 10-15 години може да намали потреблението на енергия в света с 10%, да осигури общо спестяване на 100 милиарда долара и съответно да намали вредните емисии на въглероден диоксид в размер на 200 милиона тона.
