Технологичен проект за нанотехнологии. Водещи нанотехнологични проекти - lionzage - LiveJournal
Общинска автономна образователна институция Илинска средно общообразователно училище
Образователен изследователски проект
Подлипна Екатерина, ученичка от 10 клас
Широких Екатерина, ученичка от 10 клас
Комарницки Георги, ученик 9 "А" клас
Ръководител:
IT учител
Абрамкина Светлана Александровна
Домодедово - 2012г
Въведение ………………………………………………………………… ... 3
Глава 1. История на развитието на нанотехнологиите ……………………………… 5
Глава 2. Нанотехнологии в различни области на човешката дейност ... 7
2.1. В медицината ………………………………………………………… 7
2.2. В козметологията ……………… .. ………………………………… .. 9
2.3. В строителството …………………………………………………… 11
Глава 3. Последни постижения в нанотехнологиите ……………. ……… ..13
3.1. Информационни технологии ………………………. ………… .13
3.2. Робототехника …………………………………………………… 15
Глава 4. Социологическо проучване ………………………………………… 18
Заключение …………………………………………………………………. 19
Библиография …………………………………………………………… ..20
Приложение ………………………………………………………………… 21
Въведение
Работата е посветена на ново обещаващо направление - нанотехнологиите, а именно изследване на възможностите, приложенията и перспективите за развитие на нанотехнологиите. Възможностите на това направление са много големи поради уникалните свойства на наноматериалите.
"Nano" е представка, която показва, че първоначалната стойност трябва да бъде намалена с милиард коефициент. Например 1 нанометър е милиардна част от метър (1 nm = 10–9 m). С помощта на тази представка те отбелязват нова ера в развитието на технологиите, понякога наричана четвъртата индустриална революция - ерата на нанотехнологиите.
Интересувахме се от тази тема, защото в бъдеще ще живеем и работим с нанотехнологиите, а днес знаем много малко за това. Вярваме, че днес е най -много действителен проблемзащото е насочена към бъдещето ни с вас. И решихме да започнем да изучаваме и изследваме технологиите на бъдещето днес и да споделим нашите изследвания на нашия уебсайт.
Този образователен изследователски проект се състои от пет части:
Въведение;
Главна част;
Заключение;
Библиография;
Приложение.
Уместност на работата:бъдещето принадлежи на нанотехнологиите, тяхното приложение е търсено и незаменимо.
Изследователска хипотеза:нанотехнологиите се използват във всички области, като предоставят нови възможности и помагат за решаването на най -сложните проблеми.
Цел:показват неограничените възможности на съвременната наука и технологии в развитието на нанотехнологиите, запознайте се със съвременните постижения и събудете интерес към проблема с нанотехнологиите.
Цели на проекта:
Запознайте се с историята на развитието на нанотехнологиите;
- да проучи основните направления и методи на изследване в областта на нанотехнологиите и с основните насоки на неговото развитие;
- изследвайте практическо значениеразвитие на нанотехнологиите в областта на медицината, козметологията, строителството, информационните технологии, роботиката;
- да се проведе тестване сред учители, ученици от гимназията и ученици от основно училище, за да се определи нивото на информираност по тази тема.
Обект на изследване:нанотехнологии.
Предмет на изследване:сфери на приложение, възможности и перспективи на нанотехнологиите.
Изследователски методи:събиране на материали по темата, нейният анализ и обработка, проектиране на работа, тестване, създаване на презентация, създаване на уеб сайт.
Продукт на проекта:щанд в училището и сайта „Млади изследователи“.
Практическото значение на работатасе крие във факта, че учениците и слушателите, работещи по тази тема, научават много от тази област. Тази работа ще разшири хоризонтите в тази област, ще се запознае с най -новите постижения на науката и технологиите.
Глава 1. История на развитието на нанотехнологиите.
Гръцкият философ Демокрит може да се счита за баща на нанотехнологиите. Около 400 г. пр.н.е. той първо използва думата „атом“, която на гръцки означава „неделима“, за да опише най -малката частица материя. През 1661 г. ирландският химик Робърт Бойл публикува статия, в която критикува твърдението на Аристотел, че всичко на земята се състои от четири елемента - вода, земя, огън и въздух. Бойл твърди, че всичко се състои от "корпускули" - свръх малки части, които в различни комбинации се образуват различни веществаи предмети.
За отправна точка в борбата за завладяването на наносвета се счита лекцията на Ричард Фейнман през 1959 г. „Долу има много място“. Основният постулат на тази лекция беше, че от гледна точка на основните закони на физиката, авторът не вижда пречки за работа на молекулярно и атомно ниво, манипулиране на отделни атоми или молекули. Фейнман каза, че с помощта на определени устройства могат да бъдат направени дори по -малки устройства, които от своя страна могат да направят още по -малки устройства и така нататък до атомното ниво, тоест с подходяща технология могат да се манипулират отделни атоми.
Това, което сега се нарича нанообъекти, хората са използвали нанотехнологиите дълго време в живота си. Египтяните, гърците и римляните са използвали наночастици за създаване на багрила преди няколко хиляди години. В проучвания, проведени в Центъра за изследване и възстановяване на френските музеи, е установено, че древните козметолози са използвали съединения на оловна основа, от които са направили частици с диаметър само 5 нанометра!
Ето още един от най -ярките примери (буквално и преносно) - това са многоцветни очила. Например, създаден през 4 век пр.н.е. ликурговата чаша, съхранявана в Британския музей, е зелена, когато е осветена отвън, но лилаво-червена, когато е осветена отвътре. Както показват последните проучвания, използващи електронна микроскопия, този необичаен ефект се дължи на наличието на наноразмерни частици злато и сребро в стъклото.
Първоначално хората изучаваха обикновения свят, който не изискваше специални инструменти за наблюдение. Благодарение на появата на микроскопа в края на XIXвекове учените започват да проникват в атома, да изучават неговата структура. През 1909 г., използвайки алфа частици (хелиеви ядра с размер около 10 -13 м), Ръдърфорд успява да „види“ ядрото на златен атом. Планетарният модел на атома на Бор-Ръдърфорд, създаден въз основа на тези експерименти, дава визуален образ на необятността на „свободното“ пространство в атома, доста сравнимо с космическата празнота на Слънчевата система.
V последните годинитемповете на научно -техническия прогрес започват да зависят от използването на изкуствено създадени обекти с нанометров размер (гръцкият термин „утайка“ означава „гном“). Създадените на тяхна основа вещества и обекти с размери 1-100 nm се наричат наноматериали, а методите за тяхното производство и използване-нанотехнологии. С просто око човек може да види обект с диаметър около 10 хиляди нанометра. Свойствата на материалите в наномащаба се различават от тези в голям мащаб поради изключително голямата повърхност на единица обем в наномащаба.
В най -широк смисъл нанотехнологиите са научноизследователска и развойна дейност на атомно, молекулярно и макромолекулно ниво в мащаб от един до сто нанометра; създаване и използване на изкуствени конструкции, устройства и системи, които поради свръх малките си размери имат значително нови свойства и функции; манипулиране на материята в скала на атомно разстояние.
Глава 2. Нанотехнологии в различни области на човешката дейност.
В медицината
Здравните нанотехнологии имат дълги корени. Ярък пример е развитието на американските учени. Умни лекарства бяха дадени на астронавтите, за да проверят състоянието им и да регулират телесната им температура.
Какво представляват интелигентните лекарства? Създателите на първите опции въведоха в тях специални сензори от магнезий или мед, които са напълно безвредни за хората и тяхното здраве. Сензорите проникват в стомаха и започват да функционират чрез взаимодействие със стомашната киселина.
Интелигентните лекарства ще станат истински помощници при диагностицирането и наблюдението на пациентите. Преди да ги използвате, към пациента е прикрепено специално устройство, което е необходимо за приемане на сензорни сигнали. Сензорите му предават важна информация, например телесната температура, равномерността на дишането, сърдечната честота и други показатели. Учените дори предлагат да се разработи специална програма, която да обработва събраните данни, да ги структурира и да ги изпраща като файл до мобилния телефон на пациента.
Благодарение на съвместната работа на учени от Америка и Италия науката успя да се издигне една стъпка по -високо в областта на регенерацията на гръбначната тъкан след наранявания. По правило след фрактура на мястото на нараняване се образува белег, който не позволява преминаването на нервните импулси. Поради това човек може да бъде напълно или частично парализиран. Учените предлагат идеята за отглеждане на клетки на гръбначния мозък, използвайки поддържащи наноструктури на голям брой малки паралелни тръби. Според идеята на изследователите в тези нанотръби, нови нервни клеткиобразувайки нервна тъкан. Друго откритие беше споделено със света от изследователи в областта на наномедицината от Италианския технологичен институт. Учените са открили възможност да възстановят увредената ретина на окото. Операцията за реконструкция на ретината се извършва с помощта на чувствителна към светлина пластмаса. Специални гъвкави полупроводници успяха да помогнат за решаването на проблема със създаването на изкуствена ретина. Може би в близко бъдеще много слепи хора с увредено зрение ще могат да се насладят напълно на света около тях.
В медицината проблемът с използването на нанотехнологиите е необходимостта от промяна на структурата на клетката на молекулярно ниво, т.е. за извършване на "молекулярна хирургия" с помощта на наноботове.
Очакваната дата за създаване на роботизирани лекари, първата половина на XXI век. Наноботите или молекулярните роботи могат да участват (заедно със или вместо генното инженерство) в препроектирането на клетъчния геном, в модифицирането на гени или добавянето на нови за подобряване на клетъчните функции.
Учени от Корея разкриха на света нова технологияотносно управлението на медицинските нанороботи в човешкото тяло. Движейки се заедно с притока на кръв, микро-роботите биха могли да помогнат на човечеството, изпълнявайки най-трудната задача да доставят лекарства, да унищожат рака и бактериите, да унищожат кръвни съсиреци и други образувания, до които лекарите не могат да достигнат по никакъв начин.
Веднъж целият свят беше шокиран от факта, че е възможно изкуствено да се отглеждат парчета кожа в специален съд (чиния Петри). Изследователи от университета Райс са измислили напълно различна идея за отглеждане на органи. За това органите трябва да бъдат в суспензия и с помощта на магнитно поле ще се осъществи тяхното развитие. Смес от наночастици се добавя към клетката с помощта на вируси. Веднъж попаднали в клетката, наночастиците са изложени на магнитно поле. Това дава възможност да се контролира растежа на тъканните клетки в три измерения. В спряно състояние тези клетки могат да функционират и да се размножават, като същевременно образуват многослойна структура, която е точно копие на ДНК на програмата.
В козметологията
Нанотехнологиите се използват във всички области, като предоставят нови възможности и помагат за решаването на най -сложните проблеми. Козметологията не прави изключение.
С помощта на нанотехнологиите наистина можете да изглеждате с 15-20 години по-млади. Тяхната същност се крие във факта, че съставът на козметиката включва наносфери, които имат способността да проникнат в дълбокия подкожен слой. Тези особени микросфери съдържат активни компоненти. С помощта на нанотехнологиите се изглаждат бръчките, акнето, акнето, белезите и т.н.
За да се подобри качествено състоянието на кожата, да се премахнат дълбоките бръчки, да се постигне ефективна хидратация на кожата, да се върне красотата и свежестта на зрялата кожа, е необходимо да се подобри доставката на хранителни вещества към дълбоките слоеве на кожата. За да проникнат дълбоко в кожата, активните вещества „използват заобиколни пътища“ - междуклетъчните пространства и отделителните канали на кожните жлези. Преминаването през междуклетъчните пространства не е толкова лесно. Това стана възможно само благодарение на високите био- и нанотехнологии.
Едно от решенията на този проблем беше създаването на изкуствени контейнери, които са в състояние да проникнат в кожата на по -дълбоко ниво поради малкия си размер. Това става благодарение на липозомите - транспортни молекули, които могат да пренасят лекарствени вещества в по -дълбоките слоеве на кожата.
Освен това с развитието на биотехнологиите стана възможно да се използват дори по -малки транспортни частици - нанозоми, които могат да бъдат „пълнени“ с различни биологични вещества. Това беше началото на нанокозметиката. Нанозомите обаче са превозно средствоза доставяне само на едно биологично активно вещество.
Сега ерата на нанокомплексите започна в козметологията. Това означава, че има възможност в лабораторни условиясъздават вещества с предварително програмирани свойства.
Нанокомплексите съдържат нанобиологично активни вещества, натрошени до размер, всяко от които се доставя в строго определено количество до строго определени слоеве на кожата в строго определен час.
Знаейки от какви хранителни вещества се нуждае кожата на различните хора при различни условия, е възможно да се създадат нанокомплекси, съдържащи точно онези компоненти, от които кожата се нуждае и които са отговорни за поддържането на метаболизма в кожните клетки на правилното ниво.
Например, формулата Nano Pure използва изключителна йонизирана нанокозметика на базата на естествена плацента и турмалинов полярно-кристален минерален прах. Този прах, натрошен до наночастици, има мощен йонизационен и поляризационен ефект. Той радикално решава свързаните с възрастта проблеми на кожата, възстановява механизма на саморегулация, йони на младостта на полярно-кристалния прах осигуряват незабавно проникване на хранителни вещества в клетките на кожата, ускорявайки процеса на тяхното обновяване. Резултатът е истинско подмладяване за 10-15 години.
Турмалинът се счита за скъпоценен камък и в Япония се нарича електрически, тъй като може да генерира слаб електрически ток, когато влезе в контакт с кожата, а когато се прилага като прах, може да произвежда специфично инфрачервено лъчение, което има благоприятен ефект върху кожа.
За износ: Хората искат да използват козметични продукти и компаниите ги произвеждат. Единственият проблем е, че никой не знае със сигурност дали новите нанопродукти ще бъдат безопасни. Производителите на козметика не информират купувачите дали съдържат наночастици или не. Толкова много хора дори не подозират, че има сериозни опасения за безопасността на тяхното здраве.
Нанокозметиката, която обещава изцеление на бръчки и целулит, може да изкуши всеки. Но струва ли си да рискувате здравето си за гладка кожа или бели зъби?
В строителството.
Строителният сектор се занимава с огромно количество суровини и различни иновативни материали вече се използват в съвременното строителство и започват да допринасят за оформянето на архитектурата на бъдещето.
Бъдещето на науката за строителните материали до голяма степен е свързано с използването на нанотехнологични подходи - въвеждането на процеси за формиране на структурата на съвременните строителни материали, предвиждащи тяхното сглобяване или самосглобяване „отдолу нагоре“, т.е. проектиране на материал или продукт, което се състои в контролирано и контролирано въздействие върху процеса на образуване на структура, започвайки от наноразмерно ниво. Резултатът от този подход ще бъде получаването на нови по състав и качествено различни по структура и свойства на конструктивни, топлоизолационни, довършителни и други материали, които напълно отговарят на съвременните тенденции в развитието на архитектурни форми, дизайнерски решения и технологии за строителството на обекти.
Наноматериали за строителство, автономни източници на енергия на базата на мощни слънчеви панели, нанофилтри за пречистване на вода и въздух - тези постижения в нанотехнологиите трябва да направят домовете ни по -удобни, по -надеждни и по -безопасни.
Добавянето на наночастици от различни материали към бетона го прави няколко пъти по -силен. Разработват се нанопокрития за защита на бетонните конструкции от вода. Стоманата, най -важният строителен материал, също става много по -здрава с добавянето на наночастици ванадий и молибден. Самопочистващо се стъкло с наночастици титанов диоксид вече се предлага в индустрията. Покритията от нанофилм за стъкло оптимално ще регулират потока светлина и топлина през прозорците.
За да защити сградите от пожар, нанотехнологиите предлагат както нови негорими материали (например кабелна изолация, съдържаща глинени наночастици), така и „интелигентни“ мрежи от свръхчувствителни наносензори на огън. Тапетът от наночастици от цинков оксид може да помогне за запазването на бактериите.
Глава 3. Най -новите постижения в нанотехнологиите.
3.1. Компютри на бъдещето.
Мозъкът на съвременния компютър е централен процесор, произволен достъп и памет само за четене, спомагателни и периферни устройства. Основните логически (включително изчислителни) операции се извършват от централния процесор. Той прави това, използвайки умни комбинации от микроелектронни схеми. Различни логически елементи на LSI (мащабни интегрални схеми) са изградени от едни и същи прости логически клетки - битове. Битът е елементарна микроелектронна тригерна клетка, която може да бъде в две стабилни състояния. Единият от тях съответства на кода "0" (липса на информация), на другия - кода "1" (неговото присъствие). С развитието на технологиите имаше по -нататъшно миниатюризиране на микросхеми, тяхното уплътняване, въвеждане на оптични методи за предаване, съхранение и обработка на информация.
Съвременните компютри непрекъснато стават все по -бързи, но изглежда, че учените са намерили начин да се доближат до границата на възможностите за използване на двоичната система. Този метод може да бъде квантов разряд или кубит, квантова частица, която има две основни състояния, обозначени с 0 и 1, които могат да съответстват на посоките нагоре и надолу на спина на атомното ядро и електрона. Използването им може да направи истинска революция в компютърните технологии: компютър с памет от няколко килокубита теоретично може да замени класическия компютър с терабайт памет.
Нанокомпютри.С преминаването към нивото на нанотехнологиите ще стане възможно да се намали минимално допустимия размер на компютър до субклетъчно ниво. Плътността на съхранение на информация в изкуствени системи вече може да надвишава плътността на информацията, кодираща човешката наследственост.
Нанокомпютрите ще се развиват едновременно в няколко посоки, като реализират различни начини за представяне на информацията - въз основа на квантова логика, класическа логика, невронаука, както и някои други, които в момента са трудни за дефиниране - генетични, молекулярно -биологични, молекулярно -механични и т.н.
Квантовият компютър е изчислително устройство, базирано на квантовата механика. Квантовият компютър е коренно различен от класическите компютри, базирани на класическа механика... Вече са построени ограничени (до 128 кубита) квантови компютри; елементи на квантовите компютри могат да се използват за повишаване на ефективността на изчисленията, като се използва съществуващата инструментална база. Квантовият компютър не използва обикновени (класически) алгоритми за изчисления, а процеси с квантов характер. Използването на квантови компютри, работещи по специални (квантови) алгоритми, ще позволи бързо решаване на проблеми, с които класическите алгоритми не могат да се справят дори за много дълго време. Такива проблеми включват търсене в неуреден масив, факториране на числа в основни фактори (използвани в криптографията) и моделиране на квантови системи (сложни молекули).
Нанокомпютри в услуга на хората.Последните разработки в нанотехнологиите доведоха до създаването на сензори, които могат да измерват сърдечната честота, честотата на дишане, промените в кръвното налягане и дори други по -малко забележими промени, като например увеличаване или намаляване на температурата на кожата и колебания в гласа.
Тъй като човешката кожа е способна да предава електрически сигнали, изследователите на нанотехнологиите са успели да разработят компютър, оборудван с наносензори, които имат невероятна способност да виждат и чуват хората, които ги използват. Неизбежно е да се създаде технология, която да определи дали човек е в добро или лошо настроение. Създаването на такава технология е само въпрос на време.
Сензорите, базирани на нанотехнологии, значително улесняват работата на програмистите за подобряване на компютърната медицинска диагностика или компютърната интелигентност на шах.
Програмистите също се опитват да използват напредъка в нанотехнологиите в програми, които ще могат да определят и засилят вроденото желание на хората да живеят. Това ще помогне за стимулиране на борбата за живот при тежко болни хора, които не са в състояние да се борят сами с болестта.
3.2. Роботика
По всяко време човечеството се е стремяло да подобри условията на своето съществуване. Повечето от нас вече не могат да си представят живота без съвременните предимства на цивилизацията, постиженията на науката, технологиите, медицината. Следващата стъпка в това развитие, според много учени, ще бъде развитието на нанотехнологиите и по -специално на много малки системи, способни да изпълняват човешки команди. Такива послушни създания се наричат нанороботи. Между другото, авторът на думата „робот“ е чешкият драматург К. Чапек, който през 1920 г. нарече хуманоидното създание, което е измислил с тази дума (роботът е леко модифицирана чешка робота, която се превежда като „принудителен труд“) : „Роботите не са хора ... те са механично по -съвършени от нас, имат невероятно силен интелект, но нямат душа.“
Днес вече има няколко прототипа на нанороботи - устройства с размери десетки нанометри, които могат независимо да манипулират частици с атомни и молекулни размери.
Робототехниката е приложна наука, занимаваща се с разработването на автоматизирани технически системи.
Робототехниката разчита на дисциплини като електроника, механика и програмиране.
Видове роботи:
Боен робот
Домакински робот
Личен робот
Индустриален робот
И така, каква помощ могат да предоставят нанороботите на хората и каква заплаха представляват за човечеството.
Например, поради въвеждането в тялото на молекулярни роботи, които предотвратяват стареенето на клетките, както и възстановяват и „облагородяват“ тъканите на тялото, ще бъде възможно да се постигне човешко безсмъртие, без да се говори за съживяване и лечение на безнадеждно болни хора и хора, които са били замразени по крионични методи.
Промишлеността ще замени традиционните производствени методи с молекулярни роботи, сглобяващи стоки директно от атоми и молекули. До лични синтезатори и копирни устройства, които ви позволяват да направите всеки елемент.
Подмяната ще се извърши и в селското стопанство: комплекси от молекулярни роботи ще заменят „естествените машини“ за производство на храна (растения и животни) от техните изкуствени аналози. Те ще възпроизведат същите химични процеси, които протичат в живия организъм, но по по -кратък и по -ефективен начин.
Биолозите ще могат да "проникнат" в жив организъм на ниво атоми и ще стане възможно да "възстановят" изчезналите видове и да създадат нови видове живи същества, включително биороботи.
Космосът най -накрая ще бъде овладян: огромна армия от роботизирани молекули ще бъде пусната в околоземното пространство и ще го подготви за човешко заселване - направи Луната, астероидите, близките планети обитаеми и изгради космически станции от „скрап материали“ (метеорити, комети ).
В кибернетиката ще има преход към обемни микросхеми и размерът на активните елементи ще намалее до размера на молекулите. Работните честоти на компютрите ще достигнат терагерцови стойности. Решенията на схеми, базирани на невроноподобни елементи, ще станат широко разпространени. Ще се появи дългосрочна високоскоростна памет за протеинови молекули, чийто капацитет ще се измерва в терабайти. Ще бъде възможно да се "премести" човешкият интелект към компютъра.
Поради въвеждането на логически наноелементи във всички атрибути на околната среда, той ще стане „интелигентен“ и изключително удобен за хората. Всичко това, според различни оценки, ще отнеме около 100 години.
„Новите открития обаче могат да имат и отрицателни последици“, пише професор Евгений Абрамян в статията си „Заплахите на новите технологии“. - Нека си представим, че устройство, предназначено за разглобяване на промишлени отпадъци до атоми, ще се провали и ще започне да унищожава полезните вещества на биосферата, които осигуряват живота на хората.
Глава 4. Социологическо проучване.
Чуваме за нанотехнологиите по телевизионните екрани и по радиото, четем за тях във вестници, списания и интернет. И какво наистина знаем за тях?
Решихме да обединим три поколения хора в нашето училище: това са нашите учители - по -старото поколение, учениците от 10-11 клас - средното поколение и учениците от 8-9 клас - по -младото поколение. Броят на респондентите е равен, всеки по 10 души.
Съставихме 7 въпроса. Можете да видите резултатите от отговорите на екрана.
Нашите заключения са следните: всички 100% от анкетираните са запознати с всяка нанотехнология или са чували за нея.
Около 27% от всички респонденти не се интересуват от нанотехнологиите, а 37% са еднакви. Но 43% - се интересуват и посещават сайтове, които разказват за постиженията на съвременните нанотехнологии. Но 80% от учениците от 8-9 клас не са привлечени от тези сайтове.
Но интересното е, че по -младото поколение, 100%, вярва, че нанотехнологиите ще им помогнат в живота, докато по -старото поколение - само 30%. Но учениците от 8-9 клас не осъзнават, че новите технологии ще им помогнат не само в Ежедневиетоно и в професията, само 1 (10%) от 10 души твърдо заявиха, че нанотехнологиите са бъдещето във всички професии. Но по -голямата част от средното поколение (60%) са сигурни, че нанотехнологиите ще "прекроят" всички бъдещи професии. От по -старото поколение само 20% са сигурни в това.
Но най -важното е, че 90% от всички респонденти биха искали да получат повече информация за нанотехнологиите.
И така ние създадохме наш собствен уебсайт, където ще публикуваме информация за нашите изследвания в областта на нанотехнологиите, и тъй като интересът към темата на нашия проект нараства, ще продължим да изучаваме и изследваме постиженията на нанотехнологиите в различни посоки.
Заключение
Наномащабът е преходна област от молекулярно ниво, която формира основата за съществуването на всички живи същества, състоящи се от молекули, до нивото на Живите, нивото на съществуване на самовъзпроизвеждащи се структури и наночастици, които са супрамолекулярни структури, стабилизирани от силите на междумолекулното взаимодействие, са преходна форма от отделни молекули към сложни.функционални системи. Природата отдавна е измислила и използва супрамолекулни структури в живите системи. Ние, от друга страна, далеч не винаги сме в състояние да разберем, камо ли да повторим какво прави Природата лесно и естествено.
Нанотехнологиите ще обърнат света с главата надолу, както информационните технологии са го обърнали с главата надолу. Отначало хората превърнаха числата в информация, което доведе до появата на компютри. Сега ще дигитализираме самата материя с помощта на нанотехнологиите. Материалната сфера ще бъде напълно дигитализирана, аналоговият свят ще остарее. Учените, които работят в областта на нанотехнологиите, неизбежно ще напуснат тясната си специализация и ще станат натурфилософи, както по времето на Нютон, когато науките все още не бяха разделени, но интеграцията им съществуваше. Но човек не може да очаква услуги от нея, човек трябва да се учи от нея.
Библиография
Алфимова М.М. Забавни нанотехнологии. - М.: BINOM. Лаборатория на знанието, 2010 г.
Балабанов В., Балабанов И. Нанотехнологии. Наука за бъдещето. - М.: Ексмо, 2009.
Нанотехнологии: нов етап в развитието на човечеството / изд.
В. Г. Тимирясова. - 2 -ро изд., Доп. и преработен - Казан: Издателство Икономически институт "Знание", администрация. и закон, 2010 г.
Очарованието на нанотехнологиите / У. Хартман; [платно. с немския Т. Н. Захарова; изд. Л. Н. Патрикеева]. - 2 -ро издание, Rev. - М.: BINOM. Лаборатория на знанието, 2010 г.
/ ... Наномир.
/ wiki / Нанотехнологии... Уикипедия. Безплатна енциклопедия.
Приложение 1
Социален робот
Боен робот
Домакински робот
Android
Приложение No2
Нанотехнологии в медицината
Нанотехнологии в строителството
Приложение № 3
Социална анкета
Знаете ли нещо за "нанотехнологиите"?
Какво е отношението ви към "нанотехнологиите"?
Не се интересувам
Обичам да научавам нещо ново
Няма значение
Посещавате ли сайтове за нанотехнологии?
Знаете ли за съществуването на Руската национална мрежа за нанотехнологии?
Смятате ли, че нанотехнологиите ще ви помогнат в живота ви?
Искате ли да получите повече информация за нанотехнологиите?
Знаете ли нещо за нанотехнологиите? | Какво е отношението ви към нанотехнологиите? | Посещавате ли сайтове, посветени на нанотехнологиите? | Знаете ли за съществуването на Руската национална мрежа за нанотехнологии? | Смятате ли, че нанотехнологиите ще ви помогнат в живота ви? | Смятате ли, че нанотехнологиите ще ви помогнат във вашата професия? | Искате ли да получите повече информация за нанотехнологиите? |
|||||||||
Не се интересувам | Обичам да научавам какво е новото | няма значение | |||||||||||||
по -старо поколение (учители) | |||||||||||||||
| Тема на урока: Цели и задачи на урока: | Нанотехнологиите в съвременния свят. Защита на проекти. Образование на хармонично развита личност, формиране на положително самочувствие на индивида, чрез развиване на интерес към предмета и включване на всеки ученик в учебни дейности... Прехвърлете учениците от обект в предмет на обучение. Развитието на способността за мислене, всички видове памет, способността да се подчертае основното, развитието на визия за логически връзки в рамките на предмета, способността да се използват натрупаните знания на практика. Формиране на единна физическа картина на света. Научете учениците да работят върху създаването на проекти с помощта на ИКТ и да използват теоретичните знания, придобити в класната стая. |
Оборудване:
1. ИД, тебешир.
2. Студентски презентации
3. Есета и доклади на ученици,
Тип на урока:урок - конференция
По време на часовете.
а) ориентация към образователни дейности
б) присъстващите.
в) отражение
2 .Представяне и защита на проекти от студенти.
1. Да запознае студентите с условията за представяне и защита на проекти.
2. Да обяви правилата за работа.
3. Резюме на урока-конференция: "Какво е нанотехнология?"
Цел:
Да запознае студентите с основите на нанотехнологиите, основните постижения и изследователската работа в областта на нанотехнологиите в съвременния свят.
Задачи:
Създаване на условия за запознаване на участниците в конференцията с основните открития в областта на нанотехнологиите и идентифициране на основните проблеми, свързани с приложението им в ежедневието;
Продължавайте да развивате способността да анализирате, сравнявате факти, да подчертавате основното, да установявате причинно-следствени връзки, да формирате способността да работите с различни литературни източници;
Формиране у децата на научни представи за единна, реална картина на света; разбиране на значимостта на практическото приложение на знанията, придобити в ежедневието;
Създаване на условия за самоорганизация и комуникативни умения при работа в групи.
Предварителна работа:Две седмици преди конференцията класът е разделен на групи, всяка от които изготвя доклад, проектира по избрана тема. Учителят помага при подбора на материал, дава съвети. След седмична подготовка се обявяват темите на избраните доклади, планът на конференцията и последователността на изказванията.
По време на часовете
„Там долу има много място!“
Р. Фейнман
Въведениеучители.
През последните години все по -често чуваме думите: „нанонаука“, „нанотехнологии“, „наноструктурирани материали“: чуваме ги по радиото и телевизията, забелязваме в речите не само на учени, но и на политици. Нанотехнологиите получават висок приоритет при финансирането на научни и иновативни програми във всички развити страни по света. Например Япония е световен лидер в създаването на наноматериали, в САЩ изследванията в областта на нанотехнологиите получават щедро финансиране както от правителството, така и от бизнеса и дори от отделни лица, Европейският съюз е приел своята рамка за развитие на науката, в която нанотехнологиите заема водеща позиция. Наскоро нашият президент обяви висок приоритет за развитието на нанотехнологиите, като обърна внимание на особената роля на нанотехнологиите за отбранителните способности на страната ни. За това са отделени значителни средства от Резервния фонд на страната.
И така, какво означава думата "нано"? Какво е нанотехнологията и защо се отделя толкова много внимание по света? Защо се нарича "революционен пробив в технологиите", какво ни обещава, обикновенни хораи какво може би това заплашва света? Нека се опитаме да решим тези въпроси. Сега вашите съученици ще ви запознаят по -подробно с някои понятия от нано света.
Изказвания на оратори
1 ученик : Нанотехнологии. Етапи на развитие на нанотехнологиите.
В превод от латинската дума nanus- означава „джудже“ и буквално показва малкия размер на частиците. Учените са вложили по -точен смисъл в префикса „нано“, а именно една милиардна част. Например, един нанометър е една милиардна част от метър, или 0,000 000 001 м. (10 -9) Наночастиците имат огромна обща площ, което води до проявата на много необичайни свойстваи прави изследваните обекти изобщо като обикновена материя. Много физически закони, които са валидни в макроскопичната физика, са нарушени за наночастиците. Например добре известните формули за добавяне на съпротивленията на проводниците, когато те са свързани паралелно и последователно, стават несправедливи. Водата в нанопорите на скалите не замръзва до -20 ... -30 градуса по Целзий, а точката на топене на златните наночастици е значително по -ниска в сравнение с масивна проба. Защо точно наноразмерът привлече вниманието на учените?
През 1959 г. Нобеловият лауреат Ричард Фейнман предрича в речта си, че в бъдеще, след като се е научил да манипулира отделни атоми, човечеството ще може да синтезира всичко. Думите му са възприети през 1959 г. от негови колеги - физици чисто теоретично. Предложението му да възнагради 1000 долара на някой, който може да постави мотор в 0,4 мм куб или да намали текста 25 000 пъти, беше прието като „гениална шега“. През 1981 г. се появява първият инструмент за манипулиране на атоми - тунелният микроскоп, изобретен от учени от IBM. Оказа се, че с помощта на този микроскоп човек може не само да „види“ отделни атоми, но и да ги повдигне и премести. Това демонстрира фундаменталната възможност за манипулиране на атоми, събиране от тях, сякаш от тухли, всичко: всеки предмет, всякаква субстанция. Речта на Фейман обаче не беше забравена и сега той е наречен „бащата на нанотехнологиите“, въпреки че концепцията „ нанотехнологии”Въведен е през 1974 г. от японеца Noryo Taniguchi, за да опише процеса на конструиране на нови неща от отделни атоми. В най -общ смисъл нанотехнологиите включват създаването и използването на материали, устройства и технически системи, чието функциониране се определя от наноструктурата, тоест подредените й фрагменти с размер от 1 до 100 nm.
Друг японец, Sumio Iijima, създава през 1991 г. въглеродни нанотръби от фулерен, ултратън въглероден материал, чийто диаметър е няколко хилядни от диаметъра на човешката коса, а дължината е около 100 нанометра. Тези въглеродни нанотръби се превърнаха в първия истински наноматериал, въз основа на който сега се изграждат различни неща, предлагани на пазара за нови стоки. Тънката, едва видима нишка, изтъкана от тези въглеродни тръби, е здрава като стоманено въже с дебелина на ръка. Твърдостта на частите, изработени от композити, сглобени от въглеродни тръби, е сравнима само с диаманта. Откритието на Sumio Iijima даде мощен тласък за изследванията в областта на нанотехнологиите по целия свят. А създадените микроскопи на сондата направиха възможно действително да се премине към практическото изпълнение на тези идеи, както и към по -задълбочено изследване на напълно нови, необичайни свойства на „наносвета“, който започна да разкрива своите тайни на хората. Разглеждайки отделните атоми като основни градивни елементи, нанотехнолозите сега се опитват да разработят практически начини за конструиране от атоми, използвайки механично нано-сглобяване на нови материали с определени характеристики. Сред тях са свръх плътни носители на информация, в които информацията ще бъде кодирана на молекулярно ниво, както се случва например в ДНК, и след това ще създаде свръх малки механизми - наномашини.
2 студент: "Нано" днес.
Пазарът на нанопродукти вече е огромен. Енергия, електроника, биология и медицина, селско стопанство и екология - това е мястото, където напредъкът в тази област се вижда най -добре в момента.
Слънчевите панели преобразуват дневната енергия в електричество. Преди това такива устройства бяха само включени космически станции, най -скъпият от тях дава ефективност само 34%. Нанотехнологиите се справят със слънчевата енергия. Слънчевите панели от ново поколение са евтини полимерни филми, вместо скъп кристален силиций, който се обработва на преработени машини за създаване на филм. В такъв полимер, когато е осветен, възникват токове и за точно събиране и доставяне на енергия до потребителя се използва нанотехнология: покритие, съдържащо фулерени. Новите слънчеви клетки ще имат редица значителни предимства пред традиционните силициеви батерии, които се използват днес. На първо място, новият тип батерии не изискват пряка слънчева светлина, така че те могат да генерират електричество дори при облачно време. Освен това производствените разходи за такива батерии ще бъдат с порядък по-ниски от производствените разходи за батерии на силициева основа.
Всеки от нас е запознат с енергията на играчите, диктофоните, фенерчетата, играчките. Основата му е конвенционална литиево-йонна батерия. И тук се виждат първите резултати от развитието на нанотехнологиите. Наскоро започна промишленото производство на литиево -йонни батерии, съдържащи наночастици и нанопорести материали - те се зареждат с немислима скорост дори вчера: с 80% само за минута (обикновено това отнема няколко часа). Представете си предимствата на този нов продукт за електрически превозни средства!
Развитието на нанотехнологиите в електрониката е най -забележимо. Просто погледнете процесора Intel от модела от 2008 г., произведен съгласно нормите на 45nm базови микросхеми, той работи с тактова честота от около 3GHz и консумира само 35W енергия. Използването на нанотехнологиите обаче не се ограничава до намаляване на размера на транзистора - появиха се редица нови материали, специално проектирани да подобрят енергийната ефективност на микросхемите. Използвайки същата технология, започна производството на много малки процесори, съдържащи „само“ около 50 милиона транзистора на чип с размер на стотинка. Те ще се използват в мобилни интернет устройства - така че нанотехнологиите ще ни помогнат при достъпа до бизнес и научна информация, образователни и развлекателни ресурси на Интернет.
Съвсем наскоро се появиха противоракови лекарства под формата на нанокапсули. Такива лекарства атакуват главно туморните клетки, без да засягат организма като цяло (за разлика от традиционните онкологични лекарства), ефективността на лечението поради това се увеличава многократно. Антимикробният ефект на среброто се увеличава драстично, когато се прилага под формата на наночастици. От няколко години има лечебни превръзки за изгаряния и сериозни рани, съдържащи такова наносребро. В близко бъдеще ще започне индустриалното производство на превръзки от хитозан, което ще ускори заздравяването на рани на моменти. Планира се пускане на наноцемент за костите - той ще бъде пълнител, създаващ нещо като рамка, върху която след това расте естествената костна тъкан.
Московските нанотехнолози са разработили телевизор, който може да се навива. Той е с дебелина само няколко милиметра и е органичен светодиод. Днес тя има сериозен недостатък - повърхностният слой бързо се влошава във въздуха.
Инженерите от Института за интегрални схеми II на Fraunhofer са разработили трансформатор на напрежение, който може да работи от входно напрежение от 20 миливолта. Този миниатюрен електрически приемник задвижва най -малките токове и те могат да бъдат получени от околната среда, например от топлината на човешкото тяло.
При температурна разлика от само 2 ° C (например между човешката кожа и околността), 2х2 см топлогенератор с нов трансформатор на напрежение на IC генерира до 4 mV. Подобни миниатюрни и съответно икономични за производство трансформатори на напрежение имат голямо предимство в много области на приложение: в медицинските технологии, в инженерните системи на сгради и конструкции, в автомобилите, в системите за автоматизация и логистиката.
4 ученик : Обявени перспективи за прилагане на нанотехнологиите:
В МЕДИЦИНАТА
V последните временананотехнологиите все повече се въвеждат в медицината, екологията и здравеопазването. Днес макромолекулите и изкуствено получените наноматериали и биоконюгати на тяхна основа се използват за диагностика (биосензори, контрастни и визуализиращи средства), лечение (средства за насочена доставка, нови ефективни терапевтични средства, уникални физични и физико -химични методи за въздействие върху огнището на болестта) на различни заболявания и възстановяване на увредени тъкани (костни импланти, клетъчни матрици, изкуствена кожа и др.). Може да се очаква, че в близко бъдеще, при изучаването на вътреклетъчните процеси, ще се получи тясно сливане на квантовата механика, молекулярната биология, генното инженерство, биохимия, биофизика, медицина, неорганична и физична химия. В резултат на това може да настъпи качествен скок в разбирането какво е животът и медицината ще бъде обогатена с нови методи за диагностициране и лечение на човек.
ВКЪЩИ
В допълнение към вече предлаганите стоки, създадени с използването на нанопродукти, като например филми за прозорци на автомобили, върху които не се утаява прах и мръсотия, медицински дрехи и дори козметика, създадена с помощта на нанотехнологии, е възможно да се предположи много на други неща, които ще имат какви -или ценни свойства. Използването на нанотехнологиите в ежедневието вече е започнало и можем уверено да твърдим, че то ще се развива стабилно, тъй като, както знаете, именно масовото потребление определя икономиката на всяка технология.
В ИНДУСТРИЯТА
Тук нанотехнологиите също имат специфични индустриални приложения. Днес пазарът предлага широка гама от индустриално произведени наноматериали: метал, хидроксиди, оксиди и композитни прахове, които вече са широко използвани в много сектори на промишлеността и строителството. Нанопраховете имат свойства, които се различават от свойствата на металите, оксидите и т.н., от атомите и молекулите, от които са направени. Освен това значителен брой такива имоти все още не са напълно проучени. И в бъдеще има възможност да се заменят приетите понастоящем методи за производство чрез сглобяване на всякакви механични обекти с помощта на нанороботи директно от атоми и молекули. Прогнозираното време за появата на първите нанороботи е средата на XXI век.
В ВОЕННО ОБОРУДВАНЕ
Не е тайна, че военната индустрия използва постиженията на научния прогрес
разработване на все по -модерни видове оръжия, военна техника, униформи и защитни средства. Не е изненадващо, че именно военните бяха сред първите, които се интересуваха от нанотехнологиите, тъй като използването на високи технологии в съвременната военна индустрия е ключът към успешната война. И докато хората участват във военни операции, а не роботизирани машини , проблемът със създаването на униформи за войници е спешен. Ще бъде възможно да се изпробва „високотехнологичната“ форма едва по-близо до 2020 г., а сега се работи много по разработването например на „динамична броня“. Това ще бъде бронежилетка с дебелина само няколко милиметра и ще пасне на тялото на войник като водолазен костюм. Теглото на такива униформи ще бъде намалено повече от два пъти в сравнение с използваните в момента. Новата униформа ще служи не само като бронежилетка, но и като универсален медицински диагностичен инструмент, способен да измерва жизнените параметри на войник (пулс, кръвно налягане, телесна температура и т.н.) с помощта на сензори, вградени в костюма. Предполага се, че състоянието на войника ще се показва както на проектор на каска, така и на медицински компютър, а прозрачните очила за шлемовете на войниците ще бъдат непроницаеми за куршуми.
В ЗЕМЕДЕЛИЕТО
Смята се, че нанотехнологиите могат да бъдат ключът към решаването на проблема с бедността по целия свят. Пречистването на водата, производството на екологично чисти горива и увеличаването на плодородието на почвата бяха посочени сред основните задачи. Според експерти изследванията в тези области, които се провеждат в момента, ни позволяват да вземем сериозно призива на ООН - „да сложим край на бедността до 2015 г.“. В дългосрочен план се предполага, че вместо хладилници, в домовете ще се появят мини-фабрики с хранителни продукти, които правят всеки продукт по поръчка, включително деликатеси. По този начин такова „земеделие“ няма да зависи от времето и няма да изисква тежък физически труд и големи разходи за съхранение и доставка на храна. Според различни оценки първите подобни комплекси ще бъдат създадени през втората половина на 21 век.
ОПАЗВАНЕ НА ОКОЛНАТА СРЕДА
По принцип използването на нанотехнологиите в промишлеността и в ежедневието може да доведе до пълно премахване на вредния ефект от човешката дейност върху заобикаляща среда... Първо, поради масовото производство и поставяне в екосферата на нано-роботи-медицински сестри, превръщането на отпадъците от човешка дейност в суровини, и второ, поради прехвърлянето на индустрията и селско стопанствоотносно нанотехнологичните методи без отпадъци. Прогнозен период на изпълнение: средата на 21 век.
V ОБЛАСТИ НА ВИСОКА ТЕХНОЛОГИЯ
Вече днес големи компании, конкуриращи се в областта на създаването на ултра-плътни и свръхскоростни матрици на паметта за компютри, откриха изследователски проекти за прилагането на нанотехнологиите, които дават големи обещания в тази насока, до създаването на клетка с памет на един атом. Използването на наноматериали ще може да създава нови видове дисплеи и телевизионни екрани с триизмерни изображения. Университетските лаборатории работят за създаването на „вечна“ батерия, която няма да е необходимо да се презарежда. В далечното бъдеще се планира създаването на компютър с човешки интелект. Прогнозираният период за внедряване на свръх плътна памет и "моноатомни" компютърни клетки е втората четвърт на 21 век.
Обобщение и повторение.
И така, момчета, имаме преглед на нано света, много от вашите съученици са подготвили интересни доклади. Тези, които се интересуват от тази тема, могат да продължат да я изучават самостоятелно. В края на краищата, нанотехнологиите ни отварят съвсем различен път, по -добър свят, които можем да сближим само чрез съвместни, съгласувани усилия. Нанотехнологиите и науката са бъдещето у нас и по света. ... Това е само началото!
Момчета, каня ви да отговорите на въпросите на теста. Проверете знанията си.
(Приложение към урока)
Нанотехнологиите са нашето настояще и бъдеще. Вероятно няма нито една сфера от човешкия живот, която те да не докоснат. Светът на нанотехнологиите е интересен и достъпен не само за учените. Търсете, четете, анализирайте информация. Завесата в прекрасния свят на нанотехнологиите е открехната!
IV. Домашна работа.
Анализирайте обхванатия материал.
Намерете и представете примери за приложението на нанотехнологиите в геронтологията, кибернетиката, строителството и архитектурата.
Използвани материали и интернет ресурси
http://www.nanonewsnet.ru/
http://www.nanometer.ru/- сайт на нанотехнологичното дружество "Нанометър"
http://nauka.name/category/nano/- научно -популярен портал за нанотехнологии, биогенетика и полупроводници
http://www.nanojournal.ru/
http://kbogdanov1.narod.ru/- „Какво могат да направят нанотехнологиите?“, Популярен научен сайт за нанотехнологиите.
4. Закопчаване.
1. Обобщение и систематизиране на ЗУН на учениците.
2. Обобщаване на урока.
5. Обобщение на урока:
а) оценки за урока,
б) повторение на §8-11
Слайд 2
Нанотехнологии
Нанотехнологиите са област на приложната наука и технология, която изучава свойствата на обектите и разработва устройства с размери от порядъка на 10-9 m или 10 nm. Нанотехнологиите са технология за манипулиране на материя на атомно и молекулярно ниво с цел създаване на нано структури, нано устройства и материали със специални свойства. Особеността на нанотехнологиите се крие във факта, че разглежданите процеси и извършените действия се извършват в нанометровия диапазон на пространствените скали. В този диапазон на размерите „суровината“ е отделни атоми, молекули, молекулни системи. 1 нанометър (nm) е една милиардна част от метър или една милионна част от милиметъра. Какво е NANO?
Слайд 3
Ричард Фейнман е пионер в областта на нанотехнологиите, той предлага много различни формулировки Терминът "нанотехнология" е използван за първи път от Норио Танигучи през 1974 г .; Ерик К. Дрекслер използва термина през 80 -те години на миналия век, особено в книгата си "Машините на сътворението: ерата на нанотехнологиите", който е публикуван през 1986 г. Ричард Фейнман Ерик К. Дрекслер
Слайд 4
Нанотехнологиите сега активно участват в около 50 страни. Лидерите са САЩ, Япония, Южна Кореа, Германия. Русия се нарежда във втората десетка. Но по брой публикации по нанотеми сме на почетното 8-мо място.
Слайд 5
Нанотехнологии в Русия
Изучаване на свойствата на металите като наночастици Създаване на биочипове и най -тънките филми Създаване на манипулатори с най -малък размер
Слайд 6
Нанотехнологии, които използваме в живота:
Слайд 7
Използването на нанотехнологиите в медицината
Американците са създали материал, който имитира истинска костна тъкан. Прилагайки метода за самосглобяване на влакна, които имитират естествен колаген, те „засаждат“ върху тях нанокристали от хидроксиапатит. И едва тогава върху тази „замазка“ бяха залепени собствените костни клетки на човека - такъв материал може да се използва за заместване на костни дефекти след наранявания или операции.
Слайд 8
Нанотехнологии и мода
За първи път нанотехнологиите започнаха да се използват в производството модерни дрехипреди около година Оттогава някои от дизайнерите си сътрудничат с учени, за да произвеждат това, което наричат „функционално облекло“. Тя ще се различава от това, с което сме свикнали, не само външен вид, но и свойствата на тъканта, от която е направена.
Слайд 9
Не изисква измиване Невъзможно е да се разболеете в него Не пропуска вредните газове и предпазва 1 кв. метър плат струва около 10 хиляди. $
Слайд 10
Компютър в чаша термос
Студентът по дизайн Джейсън Фарсай измисли компютъра Yuno, вграден в чаша с термос за кафе. Софтуерната част на този компютър с чаша ще се състои от приспособления, които демонстрират времето, условията на трафика, котировките на акции, електронна пощаи т.н.
Слайд 11
Nokia и експерти от университета в Кеймбридж наскоро показаха интересна новост - разтегателният мобилен телефон Morph, направен с използването на нанотехнологии.
Слайд 12
Сателитите също се основават на нанотехнологии
Слайд 13
Нанороботи и компютри
Слайд 14
Нанотехнолозите се шегуват
Нанунитаз спечели награда в 49 -ия международен конкурс по микрография за това, което изглеждаше като най -ексцентричната дейност на 2005 г. Общо над 40 творби участваха в конкурса, но проектът от SII NanoTechnology се оказа най -необичайният. Журито никога не е виждало такова използване на нанотехнологиите!
Слайд 15
Заключение: Въздействието на нанотехнологиите върху живота обещава да бъде универсално, в резултат на което икономиката ще се промени и всички аспекти на ежедневието, работата и социалните отношения ще бъдат засегнати. Използването на иновативни материали на XXI век ще направи възможно въплъщаването на най -немислимите проекти в реалност. С помощта на нанотехнологиите ще можем да спестим време, да получим повече ползи за по -ниска цена и постоянно да подобряваме нивото и качеството на живот. Препъващият камък на съвременните нанотехнологии е невъзможността за масово производство на високотехнологични продукти. Резултатите, демонстриращи потенциала на нанотехнологиите, вече са постигнати, но технологиите за масово производство все още не съществуват.
Преглед на всички слайдове
Цел на изследването- практическа употребананотехнологии.
Задачи:
Събирайте и изучавайте информация за нанотехнологиите.
Разработете въпросник за проучване.
Извършете анкетно проучване сред ученици от 5,7,10 клас на MCOU "Средно училище Тегулдецкая"
Анализирайте получените резултати, формулирайте изводи.
Целта на работата е да покаже практическото използване на нанотехнологиите.
Цели:
За събиране и изучаване на информация за нанотехнологиите.
За изработване на въпросник.
За извършване на разпит на ученици от нашето училище.
За да анализирате резултатите, да Направизаключение.
Какво е нанотехнология?
През последните няколко десетилетия бяха открити нови и по -напреднали енергийни технологии в областта на науката и инженерството с цел подобряване на живота по целия свят. За да направят следващите технологии по -напред от сегашните, учените и инженерите разработиха нова област на науката, наречена нанотехнологии.
Нанотехнологиите се определят като наука и технология за разработване на електронни схеми и устройства от отделни атоми и молекули; или индустрия за развитие, която се занимава с неща по -малки от 100 нанометра. Нанометър (nm) се равнява на една милиардна част от метър, приблизително три или четири атома ширина. За сравнение, средната ширина на човешката коса е приблизително 80 000 нанометра, а размерът на единична частица е приблизително 100 нанометра ширина. Префикснано- произхожда от гръцката думананос- което означава "джудже". Учените първоначално са използвали префикса, за да обозначат нещо много малко, като "нанопланктон". Терминът "нанотехнологии" също често се използва за описване на интердисциплинарни области на науката, посветени на изследването и използването на наноразмерни явления.
История.
Историята на нанотехнологиите започва през 50 -те и 60 -те години на 20 -ти век, когато повечето инженери мислят мащабно. Беше време на големи коли, големи самолети, големи танкери за петрол в света, големи небостъргачи и големи планове за качване на хора в космоса. Огромни небостъргачи като Световния търговски център са построени в големите градове по света. Докато други изследователи са се фокусирали върху създаването на малки предмети. Изобретението на транзистора през 1947 г. и първата интегрална схема през 1959 г. започват ерата на миниатюрна електроника. Именно тези малки устройства създадоха основата за появата на големи устройства като космически кораби. След успешното разцепване на атома преди Втората световна война, физиците се опитаха да намерят частиците, които изграждат атомите, и силите, които ги свързват заедно. В същото време химиците работиха за комбиниране на атоми в нови видове молекули и постигнаха голям успех при превръщането на сложните петролни молекули във всички видове използваема пластмаса.
Наноматериали.
Наноматериалите са материали, които имат уникални свойства. Те могат да предават електричество и топлина по различни начини, да променят цвета си (златните частици могат да бъдат червени, сини, златни в зависимост от техния размер). Тези специални свойства вече се използват за създаване мобилни телефони, компютърни чипове.
Целта на учените е да използват нанотехнологиите за създаване на нови устройства, които са по -силни, по -леки, по -бързи и по -ефективни.
Наномедецин.
Наномедицината е област на медицинските изследвания, която се стреми да използва инструменти от областта на нанотехнологиите за здравето. Учените казват, че физическите, химичните и биологичните свойства на материалите в наноразмер са глобално различни от свойствата на същите материали в големи размери (нормален размер). Например, нанотехнологиите биха могли да предоставят нови технологии за производство на лекарства и нови начини за доставяне на лекарства до недостъпни досега места в човешкото тяло, като по този начин разширят техния потенциал. Малки сензори, които диагностицират заболявания в тялото много по -бързо от съществуващите диагностични инструменти; това са някои от обещаващите области на изследване.
Дали нанотехнологиите са добри или лоши?
Нанотехнологиите имат потенциални ползи за човечеството, но носят и сериозни опасности. Някои наноматериали са токсични за човешките мускули и клетки.
За разлика от най -големите частици, наноматериалите могат да се абсорбират от митохондриите на клетките и клетъчното ядро. Изследванията показват, че наноматериалите могат да доведат до потенциална мутация и да причинят тежки структурни увреждания на митохондриите, което води до равномерна клетъчна смърт. Подходящо е внимателно да се проучат рисковете от възможна токсичност на наночастиците и други технологични продукти, като най -голямата опасност идва от вредното или неразумно използване на молекулярното производство.
Какво е нанотехнология?
През последните няколко десетилетия развитието на нови и по -напреднали енергийни технологии с възможност за подобряване на живота навсякъде Светътса били търсени в областта на науката и инженерството. За да направят следващия скок напред от сегашното поколение технологии, учените и инженерите разработиха нова област на науката, наречена нанотехнология.
Нанотехнологиите се дефинират като наука и технология за изграждане на електронни схеми и устройства от единични атоми и молекули или клон на инженерството, който се занимава с неща, по -малки от 100 нанометра. Нанометър (nm) е една милиардна част от метър, приблизително ширината на три или четири атома. За сравнение, средният човешки косъм е широк около 80 000 нанометра, а единична вирусна частица е с ширина около 100 нанометра. Представката нано идва от гръцката дума нанос, което означава „джудже“. Учените първоначално са използвали префикса само за обозначаване на „много малък“, както в „нанопланктон“, но сега той означава една милиардна, точно както мили-означава една-хилядна и микро-означава милион.
Терминът нанотехнологии също често се използва за описание на интердисциплинарните области на науката, посветени на изучаването и използването на наноскалефеномени.
История.
Историята на нанотехнологиите започва през 50 -те и 60 -те години на миналия век, когато повечето инженери мислят мащабно, а не малко. Това беше ерата на големите коли, големите атомни бомби, големите самолети и големите планове за изпращане на хора в космоса. Огромни небостъргачи, като Световния търговски център, са построени в големите градове по света. Най -големите нефтени танкери, круизни кораби, мостове, междудържавни магистрали и електроцентрали са продукти на тази епоха.
Други изследвания обаче се фокусираха върху намаляването на нещата. Изобретението на транзистора през 1947 г. и първата интегрална схема (IC) през 1959 г. стартира ера на миниатюризация на електрониката. Именно тези малки устройства направиха възможни големи устройства, като космически кораби.
Тъй като инженерите по електроника се фокусираха върху намаляването на нещата, инженерите и учените от други области също насочиха вниманието си към малки неща-атоми и молекули. След успешно разделяне на атома в годините преди Втората световна война, физиците се мъчеха да разберат повече за частиците, от които са направени атомите, и силите, които ги свързват заедно. В същото време химиците работиха за комбиниране на атоми в нови видове молекули и постигнаха голям успех при превръщането на сложните молекули на петрола във всякакви полезни пластмаси.
Наноматериали.
Наноматериалите- материали с уникални свойства, произтичащи от техните наноразмери- могат да бъдат по-силни или по-леки или да провеждат топлина или електричество по различен начин. Те дори могат да променят цвета си; златните частици могат да изглеждат червени, сини или златни, в зависимост от техния размер. Тези специални атрибути вече се използват по редица начини, като например при производството на компютърни чипове, компактдискове и мобилни телефони. Изследванията постепенно откриват повече за света без мащаби, целящ да използва нанотехнологии за създаване на нови устройства, които са по -бързи, по -леки, по -силни или по -ефективни.
Наномедицина.
Nanomedcine е област на биомедицинските изследвания, която се стреми да използва инструменти от областта на нанотехнологиите за подобряване на здравето. Учените казват, че физическите, химичните и биологичните свойства на материалите в наномащаба се различават по основни и ценни начини от свойствата на по-големи материи. Например, нанотехнологиите биха могли да предоставят нови формулировки и нови пътища за доставяне на лекарства до по -рано недостъпни места в тялото, като по този начин разширяват потенциала на лекарството. Малки сензори, които откриват заболявания в тялото много по -рано от съществуващите диагностични инструменти и изпомпват размера на молекулите, имплантирани за доставяне на животоспасяващи лекарства точно там, където са необходими, са сред обещаващите области на изследване.
Дали нанотехнологиите са добри или лоши?
Нанотехнологиите предлагат потенциални ползи за човечеството, но носят и сериозни опасности. Някои наноматериали се оказаха токсични за човешката тъкан и клетъчните култури. За разлика от големите частици, наноматериалите могат да се абсорбират от клетъчните митохондрии и клетъчното ядро. Проучванията показват, че наноматериалите могат да причинят потенциална ДНК мутация и да предизвикат големи структурни увреждания на митохондриите, дори да доведат до клетъчна смърт.
Въпреки че нанотехнологиите датират от 50 -те години на миналия век, най -големите промени са настъпили само през последните няколко години. Само за няколко години правителствата по света стартираха нови изследователски програми.
По -напредналите нанотехнологични разработки, очаквани през следващите 10 години, най -вероятно ще включват решения за ремонт и пренареждане на живи клетки.