Ботаника 

Нанотехнологии в жизни. Презентация на тему "нанотехнологии в нашей жизни"

Благодаря инновационным технологиям у человечества появилась возможность изучить окружающий мир на более «мелком» уровне. Нанотехнологии применяются в разных сферах деятельности. Микроскопические частицы, или как их сейчас принято называть наночастицы , могут быть синтезированы из разнообразных материалов. Размеры указанных частиц не превышают 100 нм.

Уникальные возможности наномира человечество использует с древних времен. К примеру, исторический шедевр Кубок Ликурга создан древнеримскими мастерами. Уникальная структура стеклянного кубка удивляет даже современных мастеров. Если кубок освещать снаружи он будет зеленым, а если изнутри - оранжево-красным. В чем причина? Все дело в том, что в структуру стекла вкраплены наночастицы благородных металлов (серебро и золото).

Наночастицы и медицина

Первая наночастица описана А. Эйнштейном еще в 1905 году. Он доказал, что молекула сахарозы имеет размер около 1 нм. Наночастицы легко преодолевают клеточные мембраны, поэтому они способны проникнуть в любую точку нашего организма. Это уникальное свойство используется в практической медицине для диагностики разнообразных заболеваний.

К примеру, наночастицы используются для диагностики раковых заболеваний, микрочастицы закрепляются на раковых клетках, по их повышенной концентрации можно определить локализацию канцерогенных клеток в организме. Нанотехнологии позволяют доставлять лекарственные средства в точно установленное место. С помощью наночастиц можно ускорить процесс заживления ран, ингибировать рост опухолей.

Как видим, наша жизнь тесно связана с этими микроскопическими частицами. Доказано, что наночастицы могут выступать в роли катализаторов и адсорбентов. Уже сегодня нанотехнологии используются для создания ультратонких и сверхпрочных защитных покрытий. Все же большинство научных исследователей придерживаются мнения, что воздействие наночастиц на организм человека еще мало изучено, поэтому праздновать какой-либо успех и бить литавры еще рано.

Наночастицы и их исследование

Основой для изучения всех возможностей выше представленного материала является качественное лабораторное оборудование Ноriba (анализаторы размеров частиц). В настоящее время все наночастицы можно классифицировать по нескольким показателям:

По базовому веществу;

По происхождению (натуральное, искусственное);

По типу многомерности.

Современное лабораторное оборудование фирмы Ноriba позволяет определить все свойства наночастиц. Наша компания представляет вашему вниманию следующие модели лазерных анализаторов известной фирмы Ноriba - SZ-100V2 , LA-960V2 и LА-300 . Итак, лазерный анализатор SZ-100 используют для исследования микрочастиц размером от 0,3 нм до 8 мкм, ζ-потенциала и молекулярного веса. Принцип измерения основан на фото-корреляционной спектроскопии. Лазерный анализатор LA-950 - уникальный аппарат, который может работать на высокой скорости. С помощь указанного оборудования можно проводить исследования с применением циркулярной системы в жидкой среде. Лазерный анализатор LА-300 оснащен автоматическим насосом, может работать с лазерной дифракцией.

ООО «РВС» является постоянным партнером торгового бренда Ноriba. Специалисты компании регулярно проходят повышение квалификации. При необходимости грамотно проконсультируют вас, помогут определиться с моделью лазерного анализатора. Мы реализуем только качественную продукцию.

Цель мероприятия: изучить внедрение нанотехнологий в жизнь человека и показать их значимость в современном мире.

1. Развивать у учащихся навыки самообразования, творческие способности.

2. Воспитывать у учащихся уважение к людям науки и их достижениям.

3. Способствовать у учащихся расширению знаний о великих ученых.

План мероприятия.

1. Вступительное слово ведущего.(Уч.1): “Что такое нанотехнология”.

2. История развития нанотехнологии. (Уч.2).

Области применения нанотехнологий.

3. Нанотехнологии в медицине. (Уч.3).

4. Нанотехнологии в биологии. (Уч.4).

5. Нанотехнологии в косметике. (Уч.5).

Нанотехнологии в промышленности.

6. НТ в пищевой промышленности. (Уч.6).

7. НТ в автомобильной промышленности. (Уч.7).

8. НТ в сельском хозяйстве. (Уч.8).

9. НТ в экологии. (Уч.9).

10. НТ в энергетике. (Уч.10).

11. НТ в строительстве. (Уч.11).

12. НТ в кибернетике и в электронике. (Уч.12).

13. НТ в криминалистике. (Уч.13).

14. НТ в космосе, информационные и военные технологии. (Уч.14).

Заключительное слово ведущего.

Вступительное слово ведущего

1. Что такое нанотехнологии? (Уч. 1)

Нанотехнологии - это способы создания новых материалов, это возможность управлять ими и производить уникальную продукцию, которая будет обладать абсолютно новыми свойствами.

Нанотехнология - совокупность процессов, позволяющих создавать материалы, устройства и технические системы, функционирование которых определяется наноструктурой, т.е. её упорядоченными фрагментами размером от 1 до 100 нм (10 -9 м; атомы, молекулы). Греческое слово "нанос" примерно означает "гном". При уменьшении размера частиц до 100-10 нм и менее, свойства материалов (механические, каталитические и т.д.) существенно изменяются.

В связи с данным определением возникает естественный вопрос: каким же образом можно манипулировать веществом на уровне атомов и молекул? Попробуем разобраться в этом, а так же раскрыть суть нанонауки, рассмотреть историю ее развития, выделить объекты ее изучения, методы исследования, и, что самое интересное, понять, как человек реализует огромный потенциал нанонауки в повседневной жизни.

2. История развития нанотехнологии. (Уч. 2)

Область науки и техники, именуемая нанотехнологией, соответствующая терминология, появились сравнительно недавно (Приложение 1)

3. Нанотехнологии в медицине. (Уч. 3)

В медицине проблема применения нанотехнологий заключается в необходимости изменять структуру клетки на молекулярном уровне, т.е. осуществлять "молекулярную хирургию" с помощью наноботов. Наноботы - роботы-врачи, которые сами находят пораженную клетку и могут устранять её повреждения.

Одно из главных направлений в наномедицине нановакцины и адресная доставка лекарств, суть которой заключается в том, что специальная капсула доставляет молекулы лекарства прямо в пораженную ткань. Эта методика увеличивает эффективность препарата в десятки раз. Кроме того, многии лекарственные препараты очень дороги, а механизм нанодоставки позволяет снизить необходимые объемы вещества в сотни раз делая итоговое лекарство дешевле. Но главное преимущество лекарств в нанокапсулах- отсутствие негативных побочхых эффектов, поскольку препарат не взаимодействует “по пути” с другими тканями и веществами организма (Приложение 2)

4. Нанотехнологии в биологии. (Уч. 4)

Современная биология вплотную приблизилась к решению такой грандиозной задачи как расшифровка последовательности цепочек ДНК (Приложение 3) . Биологичекие нанотехнологии-биочипы. Чип – это маленькая пластинка, на поверхности которой размещены рецепторы к различным веществам – белкам, токсинам, аминокислотам. Они могут мгновенно выявлять возбудителей туберкулеза, ВИЧ, особо опасных инфекций, многие яды, антитела к раку и т.п. Нанобиотехнология объединяет в себе достижения нанотехнологии и молекулярной биологии. Молекулярные биологи помогают нанотехнологам научиться понять и использовать наноструктуры и наномеханизмы, созданные в результате процесса эволюции, длившегося 4 миллиарда лет, – клеточные структуры и биологические молекулы. Использование особых свойств биологических молекул и клеточных процессов помогает биотехнологам в достижении целей, перед которыми бессильны другие методы.

Нанотехнологи также пользуются способностью биомолекул к самосборке в наноструктуры. Так, например, липиды способны спонтанно объединяться и формировать жидкие кристаллы.

5. Нанотехнологии в косметике. (Уч. 5)

При помощи нанотехнологии можно реально выглядеть на 15-20 лет моложе. Их суть заключается в том, что в состав косметических средств включены наносферы, которые обладают способностью проникать в глубокий подкожный слой. В этих своеобразных микросферах заключены активные компоненты. При помощи нанотехнологии разглаживаются морщины, прыщи, угри, рубцы и пр.

Для того чтобы качественно улучшить состояние кожи, убрать глубокие морщины, добиться эффективного увлажнения кожи, вернуть зрелой коже красоту и свежесть необходимо улучшить доставку питательных компонентов в глубокие слои кожи. Чтобы проникнуть вглубь кожи, активные вещества “используют обходные пути” - межклеточные промежутки и выводные протоки кожных желез. Пройти через межклеточные промежутки не так-то просто. Это стало возможным лишь благодаря высоким био- и нанотехнологиям.

Одним из решений этой проблемы стало создание искусственных контейнеров, которые способны проникнуть в кожу на более глубокий уровень за счет своих маленьких размеров. Осуществляется это благодаря липосомам - транспортным молекулам, которые могут переносить лекарственные вещества в более глубокие слои кожи.

Далее, по мере развития биотехнологий появилась возможность использовать еще более мелкие транспортные частицы - наносомы, которые можно было “начинять” различными биологическими веществами. Это стало началом нанокосметики. Однако наносомы являются транспортным средством для доставки исключительно одного какого-либо биологически активного вещества. (Приложение 4)

6. Использование нанотехнологий в пищевой промышленности. (Уч. 6)

Сейчас начинаются исследования по использованию нанотехнологии в пищевой промышленности, и даже введён термин для продуктов такого производства: “наноеда”. Этот термин не означает, что порции теперь будут наноразмера. Он означает, что в технологии будут использованы вкрапления наночастиц, способных помочь решить многие реальные проблемы современного фермера, а так же послужить появлению совсем уж фантастических товаров. Нанотехнологии также могут предоставить пищевикам уникальные возможности по контролю качества и безопасности продуктов в процессе производства. Речь идёт о диагностике с применением различных наносенсоров, способных быстро и надёжно выявлять в продуктах наличие загрязнений или неблагоприятных агентов. Еще одно невспаханное поле нанотехнологии – это разработка методов транспортировки и хранения продуктов, ведь упаковка не менее важный фактор современной пищевой продукции, чем её содержание.

Среди более далёких перспектив применения нанотехнологий заявляются проекты изготовления унифицированных интерактивных напитков и еды: покупая такую продукцию потребитель при помощи несложных манипуляций сможет изменять цвет, запах и даже вкус продукта.

7. НТ в автомобильной промышленности. (Уч.7). (Приложение 5)

8. Нанотехнологии в с/х. (Уч. 8)

Нанотехнологии способны произвести революцию в сельском хозяйстве. Молекулярные роботы способны будут производить пищу, заменив сельскохозяйственные растения и животных. К примеру, теоретически возможно производить молоко прямо из травы, минуя промежуточное звено - корову. Подобное “сельское хозяйство” не будет зависеть от погодных условий и не будет нуждаться в тяжелом физическом труде. А производительности его хватит, чтобы решить продовольственную проблему раз и навсегда. Однако пока что переход от производства в лаборатории к массовому производству чреват значительными проблемами, а надежную обработку материалов в наномасштабе требуемым образом все еще очень трудно реализовать с экономической точки зрения. (Приложение 6)

9. Нанотехнологии в экологии. (Уч. 9).

Нанотехнологии способны также стабилизировать экологическую обстановку. Во-первых, за счет насыщения молекулярными роботами-санитарами, превращающими отходы деятельности человека в исходное сырье, а во-вторых, за счет перевода промышленности и сельского хозяйства на безотходные нанотехнологические методы. Например, в перспективе наноматериалы позволят многократно снизить стоимость автомобильных каталитических конверторов, очищающих выхлопы от вредных примесей, поскольку с их помощью можно в 15-20 раз снизить расход платины и других ценных металлов, которые применяются в этих приборах.

В экологии - перспективными направлениями являются использование фильтров и мембран на основе наноматериалов для очистки воды и воздуха, опреснения морской воды, а также использование различных сенсоров для быстрого биохимического определения химического и биологического воздействий, синтез новых экологически чистых материалов, биосовместимых и биодеградируемых полимеров, создание новых методов утилизации и переработки отходов. Кроме того, существенное значение имеет перспектива применения нанопрепаративных форм на основе бактериородопсина. Исследования, проведенные с натуральными образцами почв, пораженных радиационно и химически (в том числе и чернобыльскими), показали возможность восстановления их с помощью разработанных препаратов до естественного состояния микрофлоры и плодоносности за 2,5-3 месяца при радиационных поражениях и за 5-6 месяцев при химических. (Приложение 7)

10. Нанотехнологии в энергетике. (Уч. 10)

Стратегической задачей является разработка батарей высокой емкости, которые позволят обеспечить электромобилей на длительные дистанции, а также смогут гарантировать более экономичные режимы работы возобновляемых источников энергии, таких как солнечные батареи и ветроэнергетические установки путем аккумулирования избытков энергии. (Приложение 8)

11. НТ в строительстве. (Уч. 11)

В кибернетике произойдёт переход к объёмным микросхемам, а размеры активных элементов уменьшаться до размеров молекул. Рабочие частоты компьютеров достигнут терагерцовых величин. Получат распространение схемные решения на нейроноподобных элементах. Появится долговременная быстродействующая память на белковых молекулах, ёмкость которой будет измеряться терабайтами. Станет возможным “переселение” человеческого интеллекта в компьютер.

За счёт внедрения логических наноэлементов во все атрибуты окружающей среды она станет “разумной” и исключительно комфортной для человека. На всё это, по разным оценкам, понадобится около 100 лет. (Приложение 10) .

13. Нанотехнологии в криминалистике. (Уч. 13).

Нанотехнологии находят своё применение при исследовании отпечатков пальцев. Для контрастирования жирных следов пальцев использовали взвесь золотых наночастиц, обладающих гидрофобными свойствами, т.е. способных прилипать к поверхностям, покрытым жиром. Достижения современной нанотехнологии теперь позволят быстро и качественно получить картины отпечатков пальцев с мест преступлений.Современный способ получения криминалистических образцов с нечетких отпечатков пальцев заключается в обработке исследуемой поверхности водной суспензией золота, стабилизированной цитрат-анионами. В кислой среде частички золота прикрепляются к положительно заряженным фрагментам молекулы на месте отпечатка пальца. Полученный образ обрабатывается раствором соли серебра, в результате чего серебро восстанавливается, оставляя следы из темного металла на характеристических канавках отпечатка пальца. Однако раствор золота нестабилен, что создает трудности в воспроизводстве анализа от теста к тесту. Нанотехнология позволит быстро и качественно получить даже нечеткие отпечатки пальцев. Теперь Даниэль Мандлер и Иосиф Алмог из Университета Иерусалима предлагают новый подход. Они заменили традиционно использующийся коллоидный раствор золота на более стабильный эквивалент. Наночастицы золота, предлагаемые в качестве решения израильскими учеными, стабилизированы длинноцепочечными углеводородными радикалами и суспендированы в петролейном эфире. Эти частицы взаимодействуют с жировыми фрагментами отпечатков пальцев за счет гидрофобных взаимодействий и также могут обрабатываться серебром, давая высококачественные отпечатки всего за три минуты обработки.

14. Нанотехнологии в космосе. Информационные и военные технологии. (Уч. 14)

В космосе бушует революция. Стали создаваться спутники наноприборы до 20 килограмм. Создана система микроспутников. Она менее уязвима при попытках ее уничтожения. Одно дело сбить на орбите махину массой в несколько сот килограммов, а то и тонн, сразу выведя из строя всю космическую связь или разведку, и другое – когда на орбите находится целый рой микроспутников. Вывод из строя одного из них в этом случае не нарушит работу системы в целом. Соответственно могут быть снижены требования к надежности работы каждого спутника. Молодые ученые считают, что к ключевым проблемам микроминиатюаризации спутников среди прочного следует отнести создание новых технологий в области оптики, систем связи, способов передачи, приема и обработки больших массивов информации. Речь идет о нанотехнологиях и наноматериалах, позволяющих на два порядка снизить массу и габариты приборов, выводимых в космос. Например, прочность наноникеля в 6 раз выше, чем дает возможность при использовании его в ракетных двигателях уменьшить массу сопла на 20-30 %. Уменьшение массы космической техники решает множество задач: продлевает срок нахождения аппарата в космосе, позволяет ему улететь дальше и унести на себе больше всякой полезной аппаратуры для проведения исследований. Одновременно решается задача энергообеспечения. Миниатюрные аппараты скоро будут применяться для изучения многих явлений, например, воздействия солнечных лучей на процессы на Земле и в околоземном пространстве. (Приложение 11)

Заключение

Нанотехнологии - символ будущего, важнейшая отрасль, без которой немыслимо дальнейшее развитие цивилизации.

Возможности использования нанотехнологий практически неисчерпаемы - начиная от микроскопических компьютеров, убивающих раковые клетки, и заканчивая автомобильными двигателями, не загрязняющими окружающую среду.

Нанотехнологии на сегодняшний день находятся в младенческом возрасте, тая в себе огромный потенциал.

Большие перспективы несут в себе и большие опасности. В этом отношении человек должен с максимальной осторожностью отнестись к небывалым возможностям нанотехнологий, направляя свои исследования на мирные цели. В противном случае он может подставить под удар свое собственное существование. Еще страшнее, если эти технологии попадут в грязные руки. История показывает, как могут использоваться самые лучшие научные достижения для уничтожения друг друга. Тех, кто разделяет эти тревоги, стали именовать "наноапокалиптиками". Наноапокалиптики упорно говорят о неминуемости войн, которые могут вести сами нанороботы-дизассемблеры, разрушая все на своем пути и размножаясь при этом разрушении. Вполне возможно, что у этих нанороботов могут появиться свои собственные интересы, которые не будут иметь ничего общего с интересами человека. Потому уже всерьез рассматриваются и ставятся задачи по созданию защитных средств для уничтожения вышедших из повиновения нанороботов на манер борьбы с вирусами и бактериями, представляющими по существу живые аналоги нанороботов.

Одним словом, нас ожидает наномир, о котором мы знаем пока еще очень мало. Почти ничего не знаем. Но будем надеяться, что и ученые и правительства всего мира найдут достаточно сил и средств, чтобы направить достижения нанотехологий на добрые дела без выхода за рамки благоразумия.

Использованная литература

  1. Нанотехнология в ближайшем десятилетии / Под ред. М.К. Роко, Р.С. Уильямса, П.Аливисатоса. М., 2002.
  2. Головин Ю.И. Введение в нанотехнологию. М., 2003.
  3. Дьячков П.Н. Углеродные нанотрубки. Материалы для компьютеров ХХ1 века //Природа. 2000. № 11. С.23-30.
  4. Интернет ресурсы.

http://korrespondent.ru

http://ria.ru/science/20081203/156376525.html#ixzz2orCoTJVk

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Подобные документы

    Понятие нанотехнологий и области их применения: микроэлектроника, энергетика, строительство, химическая промышленность, научные исследования. Особенности использования нанотехнологий в медицине, парфюмерно-косметической и пищевой промышленностях.

    презентация , добавлен 27.02.2012

    Развитие нанотехнологий в XXI веке. Нанотехнологии в современной медицине. Эффект лотоса, примеры использования его уникального свойства. Интересное в нанотехнологиях, виды нанопродукции. Сущность нанотехнологий, достижения в этой отрасли науки.

    реферат , добавлен 09.11.2010

    Понятие нанотехнологий. Нанотехнология как научно-техническое направление. История развития нанотехнологий. Современный уровень развития нанотехнологий. Применение нанотехнологий в различных отраслях. Наноэлектроника и нанофотоника. Наноэнергетика.

    дипломная работа , добавлен 30.06.2008

    Использование нанотехнологий в пищевой промышленности. Создание новых пищевых продуктов и контроль за их безопасностью. Метод крупномасштабного фракционирования пищевого сырья. Продукты с использованием нанотехнологий и классификация наноматериалов.

    презентация , добавлен 12.12.2013

    Материальная основа и функции технического сервиса пути его развития. Современное состояние предприятий ТС, направления их реформирования. Виды и применение наноматериалов и нанотехнологий при изготовлении, восстановлении и упрочнении деталей машин.

    реферат , добавлен 23.10.2011

    Нанотехнология - высокотехнологичная отрасль, направленная на изучение и работу с атомами и молекулами. История развития нанотехнологий, особенности и свойства наноструктур. Применение нанотехнологий в автомобильной промышленности: проблемы и перспективы.

    контрольная работа , добавлен 03.03.2011

    Режимы работы сканирующего туннельного микроскопа. Углеродные нанотрубки, супрамолекулярная химия. Разработки химиков Уральского государственного университета в области нанотехнологий. Испытание лабораторного среднетемпературного топливного элемента.

    презентация , добавлен 24.10.2013

    Возникновение и развитие нанотехнологии. Общая характеристика технологии консолидированных материалов (порошковых, пластической деформации, кристаллизации из аморфного состояния), технологии полимерных, пористых, трубчатых и биологических наноматериалов.

    Ю. СВИДИНЕНКО, инженер-физик

    Наноструктуры заменят традиционные транзисторы.

    Компактная учебная нанотехнологическая установка "УМКА" позволяет производить манипуляции с отдельными группами атомов.

    При помощи установки "УМКА" удается рассмотреть поверхность DVD.

    Для будущих нанотехнологов уже выпущен учебник.

    Появившиеся в последней четверти ХХ века нанотехнологии стремительно развиваются. Едва ли не каждый месяц появляются сообщения о новых проектах, казавшихся еще год-другой назад абсолютной фантастикой. По определению, данному пионером этого направления Эриком Дрекслером, нанотехнология - "ожидаемая технология производства, ориентированная на дешевое получение устройств и веществ с заранее заданной атомарной структурой". Это значит, что она оперирует с отдельными атомами для того, чтобы получить структуры с атомарной точностью. В этом коренное отличие нанотехнологий от современных "объемных" bulk-технологий, которые манипулируют макрообъектами.

    Напомним читателю, что нано - приставка, обозначающая 10 -9 . На отрезке длиной в один нанометр можно расположить восемь атомов кислорода.

    Нанообъекты (например, наночастицы металлов), как правило, имеют физические и химические свойства, отличные и от свойств более крупных объектов из того же материала и от свойств отдельных атомов. Скажем, температура плавления частиц золота размером 5-10 нм на сотни градусов ниже температуры плавления куска золота объемом 1 см 3 .

    Исследования, проводимые в наноразмерном диапазоне, лежат на стыке наук, часто изыскания в области материаловедения затрагивают области биотехнологий, физики твердого тела, электроники.

    Ведущий мировой специалист в области наномедицины Роберт Фрайтас сказал: "Будущие наномашины должны состоять из миллиардов атомов, поэтому их проектирование и построение потребуют усилий команды специалистов. Каждая конструкция наноробота потребует объединения усилий нескольких исследовательских коллективов. В проектировании и построении самолета "Боинг-777" участвовало множество коллективов во всем мире. Наномедицинский робот будущего, состоящий из миллиона (или даже больше) рабочих частей, по сложности конструкции будет не проще самолета".

    НАНОПРОДУКТЫ ВОКРУГ НАС

    Наномир сложен и пока еще сравнительно мало изучен, и все же не столь далек от нас, как это казалось несколько лет назад. Большинство из нас регулярно пользуются теми или иными достижениями нанотехнологий, даже не подозревая об этом. Например, современная микроэлектроника уже не микро-, а нано: производимые сегодня транзисторы - основа всех чипов - лежат в диапазоне до 90 нм. И уже запланирована дальнейшая миниатюризация электронных компонентов до 60, 45 и 30 нм.

    Более того, как недавно заявили представители компании "Хьюлетт-Паккард", транзисторы, изготавливаемые по традиционной технологии, будут заменены наноструктурами. Один такой элемент - это три проводника шириной в несколько нанометров: два из них параллельны, а третий расположен под прямым углом к ним. Проводники не соприкасаются, а проходят, как мосты, один над другим. При этом с верхних проводников на нижние спускаются молекулярные цепочки, сформированные из материала нанопроводников под воздействием приложенного к ним напряжения. Построенные по этой технологии схемы уже продемонстрировали способность хранить данные и выполнять логические операции, то есть - заменять транзисторы.

    С новой технологией размеры деталей микросхем опустятся существенно ниже планки в 10-15 нанометров, в масштабы, где традиционные полупроводниковые транзисторы просто физически не могут работать. Вероятно, уже в первой половине следующего десятилетия появятся серийные микросхемы (пока еще традиционные, кремниевые), в которые будет встроено некоторое количество наноэлементов, созданных по новой технологии.

    Компания "Кодак" в 2004 году выпустила бумагу для струйных принтеров Ultima. Она имеет девять слоев. Верхний слой состоит из керамических наночастиц, которые делают бумагу более плотной и блестящей. Во внутренних слоях расположены пигментные наночастицы размерами 10 нм, улучшающие качество печати. А быстрой фиксации краски способствуют включенные в состав покрытия полимерные наночастицы.

    Директор Института нанотехнологий США Чэд Миркин считает, что "нанотехнологии перестроят все материалы заново. Все материалы, полученные с помощью молекулярного производства, будут новыми, так как до сих пор у человечества не было возможности разрабатывать и производить наноструктуры. Сейчас мы используем в промышленности только то, что нам дает природа. Из деревьев мы делаем доски, из проводящего металла - проволоку. Нанотехнологический подход состоит в том, что мы будем перерабатывать практически любые природные ресурсы в так называемые "строительные блоки", которые составят основу будущей промышленности".

    Сейчас мы уже видим наступление нанореволюции: это и новые компьютерные чипы, и новые ткани, на которых не остается пятен, и использование наночастиц в медицинской диагностике (см. также "Наука и жизнь" №№ , , 2005 г.). Даже косметическая индустрия заинтересована в наноматериалах. Они могут создать в косметике много новых нестандартных направлений, которых не было раньше.

    В наноразмерном диапазоне практически любой материал проявляет уникальные свойства. Например, известно, что ионы серебра обладают антисептической активностью. Значительно более высокой активностью обладает раствор наночастиц серебра. Если обработать этим раствором бинт и приложить его к гнойной ране, воспаление пройдет и рана заживет быстрее, чем с использованием обычных антисептиков.

    Отечественный концерн "Наноиндустрия" разработал технологию производства наночастиц серебра, стабильных в растворах и в адсорбированном состоянии. Получаемые препараты обладают широким спектром противомикробного действия. Таким образом, появилась возможность создания целой гаммы продуктов с антимикробными свойствами при незначительном изменении технологического процесса производителями существующей продукции.

    Наночастицы серебра могут быть использованы для модификации традиционных и создания новых материалов, покрытий, дезинфицирующих и моющих средств (в том числе зубных и чистящих паст, стиральных порошков, мыла), косметики. Покрытия и материалы (композитные, текстильные, лакокрасочные, углеродные и другие), модифицированные наночастицами серебра, могут быть использованы в качестве профилактических антимикробных средств защиты в местах, где возрастает опасность распространения инфекций: на транспорте, на предприятиях общественного питания, в сельскохозяйственных и животноводческих помещениях, в детских, спортивных, медицинских учреждениях. Наночастицы серебра можно использовать для очистки воды и уничтожения болезнетворных микроорганизмов в фильтрах систем кондиционирования воздуха, в бассейнах, душах и других подобных местах массового посещения.

    Выпускается аналогичная продукция и за рубежом. Одна из фирм производит покрытия с серебряными наночастицами для лечения хронических воспалений и открытых ран.

    Еще один вид наноматериалов - обладающие колоссальной прочностью углеродные нанотрубки (см. "Наука и жизнь" № 5, 2002 г. ; № 6, 2003 г.). Это своеобразные цилиндрические полимерные молекулы диаметром примерно от половины нанометра и длиной до нескольких микрометров. Впервые их обнаружили менее 10 лет назад как побочные продукты синтеза фуллерена С 60 . Тем не менее уже сейчас на основе углеродных нанотрубок создаются электронные устройства нанометровых размеров. Ожидается, что в обозримом будущем они заменят многие элементы в электронных схемах различных приборов, в том числе современных компьютеров.

    Впрочем, используют нанотрубки не только в электронике. В продаже уже есть ракетки для тенниса, армированные углеродными нанотрубками для ограничения скручивания и обеспечения большей мощности удара. Применяют их и в некоторых деталях спортивных велосипедов.

    РОССИЯ НА РЫНКЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ

    Отечественная компания "Nanotechnology News Network" недавно представила в России другую новинку - самоочищающиеся нанопокрытия. Достаточно опрыскать стекло автомобиля специальным раствором с наночастицами диоксида кремния, и на протяжении 50 000 км к нему не будет приставать грязь и вода. На стекле остается прозрачный сверхтонкий слой, на котором воде просто не за что зацепиться, и она скатывается вместе с грязью. В первую очередь новинкой заинтересовались владельцы небоскребов - на мытье фасадов этих зданий уходят огромные деньги. Существуют такие составы для покрытия керамики, камня, дерева и даже одежды.

    Необходимо сказать, что некоторые российские организации уже успешно выступают на международном нанотехнологическом рынке.

    Концерн "Наноиндустрия", например, имеет в своем багаже ряд нанотехнологических продуктов, применимых в различных областях промышленности. Это восстановительный состав "РВС" и наночастицы серебра для биотехнологий и медицины, промышленная нанотехнологическая установка "ЛУЧ-1,2" и учебная нанотехнологическая установка "УМКА".

    Состав "РВС", который может уберечь от износа и восстановить практически любые трущиеся металлические поверхности, готовят на основе адаптивных наночастиц. Это средство позволяет создавать модифицированный высокоуглеродистый железосиликатный защитный слой толщиной 0,1-1,5 мм в областях интенсивного трения металлических поверхностей (например, в парах трения в двигателях внутреннего сгорания). Залив такой состав в картер для масла, можно надолго забыть о проблеме износа мотора. При работе механические части нагреваются от трения, этот нагрев вызывает прилипание металлических наночастиц к поврежденным областям. Избыточное же наращивание вызывает более сильный нагрев, и наночастицы утрачивают свою способность к присоединению. Таким образом в трущемся узле постоянно поддерживается равновесие, и детали практически не изнашиваются.

    Особый интерес представляет комплекс нанотехнологического оборудования "УМКА", который предназначен для проведения демонстрационных, исследовательских и лабораторных работ на атомно-молекулярном уровне в области физики, химии, биологии, медицины, генетики и других фундаменталь ных и прикладных наук. Например, недавно на нем было получено изображение поверхности DVD с разрешением 0,3 мкм, и это еще не предел. Уникальная технология работы на пикоамперных токах позволяет сканировать даже слабопроводящие биологические образцы без предварительного напыления металла (обычно необходимо, чтобы верхний слой образца был проводящим). "УМКА" обладает высокой температурной стабильностью, позволяющей проводить длительные манипуляции с отдельными группами атомов, и высокой скоростью сканирования, позволяющей наблюдать быстропротекающие процессы.

    Основная сфера применения комплекса "УМКА" - обучение современным практическим методам работы с наноразмерными структурами. Комплекс "УМКА" включает: туннельный микроскоп, систему виброзащиты, набор тестовых образцов, наборы расходных материалов и инструментов. Умещаются приборы в небольшом кейсе, работают в комнатных условиях и стоят менее 8 тысяч долларов. Управлять экспериментами можно с обычного персонального компьютера.

    В январе 2005 года открылся первый российский интернет-магазин, продающий нанотехнологичес кие продукты. Постоянный адрес магазина в Интернете - www.nanobot.ru

    ПРОБЛЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ

    Недавно было установлено, что шарообразные молекулы С 60 , называемые фуллеренами, могут вызывать серьезные заболевания и вредить окружающей среде. Токсичность водорастворимых фуллеренов при их воздействии на человеческие клетки двух различных типов была установлена исследователями из университетов Райса и Джорджии (США).

    Профессор химии Вики Колвин из университета Райса и его коллеги установили, что при растворении фуллеренов в воде формируются коллоиды C 60 , которые при воздействии на клетки кожи человека и клетки карциномы печени вызывают их гибель. При этом концентрация фуллеренов в воде была весьма низкой: ~ 20 молекул C 60 на 1 миллиард молекул воды. Одновременно исследователи показали, что токсичность молекул зависит от модификации их поверхности.

    Как предполагают исследователи, токсичность простых фуллеренов C 60 связана с тем, что их поверхность способна производить супероксидные анионы. Эти радикалы повреждают клеточные мембраны и приводят к гибели клеток.

    Колвин и его коллеги заявили, что такое негативное свойство фуллеренов можно использовать во благо - для лечения раковых опухолей. Необходимо лишь детально выяснить механизм образования кислородных радикалов. Очевидно, на основе фуллеренов можно будет создать и сверхэффективные антибактериальные препараты.

    Вместе с тем опасность применения фуллеренов в продуктах массового потребления представляется ученым вполне реальной.

    Видимо, поэтому недавно американская Комиссия по безопасности пищевых продуктов и лекарств (FDA) заявила о необходимости лицензирования и регулирования широкого спектра товаров (пищевые продукты, косметика, лекарства, аппаратура и ветеринария), изготовленных с помощью нанотехнологий и использующих наноматериалы и наноструктуры.

    НАНОТЕХНОЛОГИЯМ НУЖНА ПОДДЕРЖКА ГОСУДАРСТВА

    К сожалению, в России государственной программы по развитию нанотехнологий до сих пор нет. (В 2005 году нанотехнологической программе США, между прочим, исполнилось пять лет.) Без сомнения, существование централизованной государственной программы по развитию нанотехнологий значительно помогло бы в практической реализации результатов исследований. То, что успешные разработки в области нанотехнологий в стране есть, мы, к сожалению, узнаем из зарубежных источников. Например, летом Институт стандартов США объявил о создании наименьших в мире атомных часов. Как оказалось, над их созданием работал и российский коллектив.

    Государственной программы в России нет, а исследователи и энтузиасты есть: за прошлый год Молодежное научное общество (МНО) объединило более 500 молодых ученых, аспирантов и студентов, думающих о будущем своей страны. Для детального изучения проблематики нанотехнологий в феврале 2004 года на базе МНО создана аналитическая компания "Nanotechnology News Network (NNN)", отслеживающая сотни открытых мировых источников в этой области и на сегодня обработавшая свыше 4500 информационных сообщений зарубежных и российских СМИ, статей, пресс-релизов и экспертных комментариев. Созданы сайты www.mno.ru и www.nanonewsnet.ru , с которыми ознакомились более 170 000 граждан России и СНГ.

    КОНКУРС МОЛОДЕЖНЫХ ПРОЕКТОВ

    В апреле 2004 года совместно с концерном "Наноиндустрия" при поддержке "Юниаструм Банка" был успешно проведен первый Всероссийский конкурс молодежных проектов по созданию отечественной молекулярной нанотехнологии, вызвавший живой интерес российских ученых.

    Победители конкурса представили выдающиеся разработки: первое место было присуждено коллективу молодых ученых из РХТУ им. Д. И. Менделеева под руководством кандидата химических наук Галины Поповой, создавшему биомиметические (биомиметика - подражание структурам, существующим в природе) материалы для оптических наносенсоров, молекулярной электроники и биомедицины. Второе место заняла аспирантка Ташкентского государственного педагогического университета им. Низами Марина Фомина, разработавшая систему направленной доставки лекарств к больным тканям, а третье - школьник из Томска Алексей Хасанов, автор технологии создания нанокерамических материалов с уникальными свойствами. Победители получили ценные призы.

    При поддержке банка разработан и готовится к изданию научно-популярный учебник "Нанотехнологии для всех", заслуживший высокую оценку ведущих ученых.

    Компания NNN, за год ставшая ведущим аналитическим агентством в области нанотехнологии, в декабре 2004 года объявила начало Второго Всероссийского конкурса молодежных проектов, генеральным спонсором которого вновь выступил довольный результатами первого конкурса "Юниаструм Банк". Кроме того, на сей раз спонсором стала и компания "Powercom" - международный производитель источников бесперебойного питания. Активное участие в подготовке и освещении конкурса принимает журнал "Наука и жизнь".

    Цель конкурса - привлечь талантливую молодежь к развитию нанотехнологий в своей стране, а не за рубежом.

    Победитель конкурса получит нанотехнологическую лабораторию "УМКА". Занявшие второе и третье места будут награждены современными ноутбуками; лучшие участники получат бесплатную подписку на журнал "Наука и жизнь". В качестве призов предусмотрены ремонтно-восстановительные комплекты для автотранспорта на основе наночастиц, подписка на журнал "Универсум" и ежемесячные CD "Мир нанотехнологий".

    Направленность проектов чрезвычайно разнообразна: от перспективных наноматериалов для автомобилестроения и авиации до имплантатов и нейротехнологических интерфейсов. Подробные материалы конкурса находятся на сайте www.nanonewsnet.ru .

    В декабре 2004 года в городе Фрязино (Московская обл.) прошла первая конференция, посвященная промышленному использованию нанотехнологий, где ученые представили десятки разработок, готовых к внедрению на производстве. Среди них - новые материалы на основе нанотрубок, сверхпрочные покрытия, антифрикционные составы, проводящие полимеры для гибкой электроники, сверхъемкие конденсаторы и т.д.

    Нанотехнологии в России набирают ход. Однако, если исследования не будут координироваться государством или комплексной федеральной программой, в лучшую сторону, скорее всего, ничего так и не изменится. Для будущих нанотехнологов уже выпущен учебник.

    НАНОТЕХНОЛОГИИ В НАШЕЙ ЖИЗНИ

    Мусеридзе К., Аджави Э., Мусина К., Симонян Р. Я.

    ГБОУ СОШ № 1005 «Алые паруса», Москва, Россия

    Актуальность этой темы вызвана «внедрением» нанотехнологий в нашу жизнь, ведь в наши дни ни одна наука не обходится без нанотехнологий. В настоящее время наука нанотехнология динамично развивается, набирая обороты. Методы изучения и управления материей на молекулярном уровне для производств материалов совершенствуются, у устройств и систем появляются новые технические, функциональные и потребительские свойства. Нанотехнологии вошли в повседневный быт. Электроника, медицина, косметология, строительство, – отнюдь не полный перечень применения данных технологий на уровне обывателя. И нет такого человека, который не слышал бы о них хоть краем уха, но все ли люди знают, что это такое?

    Нанотехноло́гия - область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами .

    Цель нашего исследования – выявить самые передовые направления в применении нанотехнологий, показать значение нанотехнологий в жизни человека и рассказать о них простым и понятным для всех языком, популяризировать достижения российских ученых в этой области.

    Сначала мы расскажем о применении нанотехнологий в медицине. Наномедицина является одним из активно развивающихся научных направлений науки и подразумевает слежение, исправление, генетическую коррекцию и контроль биологических систем организма человека на молекулярном уровне, используя наноустройства, наноструктуры и информационные технологии .

    Наноэлектроника – это область науки и техники, которая включает в себя совокупность средств, способов и методов человеческой деятельности, направленной на теоретическое и практическое исследование, моделирование и т.д. .

    В текстиле нанотехнологии помогают одежде приобретать водонепроницаемость, грязеотталкивание, теплопроводность и т.д. Например, наноматериалы могут иметь в своем составе наночастицы и нановолокна с другими добавками, что помогает обеспечить всеми этими свойствами вашу футболку.

    «Функциональная» еда – это натуральные мясные протеины и пептиды, которые, по сути, являются самым характерным примером высокотехнологичной еды нового поколения .

      Нанотехнология. – URL :

      Семячкина, Ю. А., Клочков А. Я. Нанотехнологии современности: пищевая промышленность [Текст] // Технические науки: традиции и инновации: материалы Междунар. науч. конф. (г. Челябинск, январь 2012 г.). - Челябинск: Два комсомольца, 2012. - С. 166-167.

      Функциональные продукты – это многофункциональная еда // Food News Time [Электронный ресурс] Режим доступа: