Tehnološki projekt o nanotehnologiji. Napredni projekti nanotehnologije - lionzage - LiveJournal
Občinska avtonomna izobraževalna ustanova Srednja srednja šola Ilyinskaya
Izobraževalni raziskovalni projekt
Podlipnaya Ekaterina, učenka 10
Shirokikh Ekaterina, učenka 10
Komarnitskiy Georgij, učenec 9 "A" razreda
znanstveni svetovalec:
IT-učitelj
Abramkina Svetlana Aleksandrovna
Domodedovo - 2012
Uvod ………………………………………………………………… ... 3
Poglavje 1. Zgodovina razvoja nanotehnologije ……………………………… 5
Poglavje 2. Nanotehnologija na različnih področjih človekove dejavnosti ... 7
2.1. V medicini …………………………………………………………………… 7
2.2. V kozmetologiji ……………… .. …………………………………………… .. 9
2.3. V gradnji ……………………………………………………… 11
Poglavje 3. Najnovejši napredek v nanotehnologiji ………… ..13
3.1. Informacijska tehnologija …………………………………. ………… .13
3.2. Robotika …………………………………………………………………… 15
Poglavje 4. Sociološka raziskava ………………………………………… .. 18
Zaključek………………………………………………………………………………. devetnajst
Bibliografija ……………………………………………………………………… ..20
Dodatek ……………………………………………………………………………… 21
Uvod
Delo je posvečeno novi obetavni smeri - nanotehnologiji, in sicer preučevanju možnosti, aplikacij in obetov za razvoj nanotehnologije. Možnosti te smeri so zaradi edinstvenih lastnosti nanomaterialov zelo velike.
"Nano" je predpona, ki označuje, da je treba prvotno vrednost zmanjšati za faktor milijarde. Na primer, 1 nanometer je milijardenka metra (1 nm = 10 –9 m). S pomočjo te predpone zaznamujejo novo obdobje v razvoju tehnologij, včasih imenovano četrta industrijska revolucija – obdobje nanotehnologije.
Ta tema nas je zanimala, saj bomo v prihodnosti živeli in delali z nanotehnologijo, danes pa o tem vemo zelo malo. Verjamemo, da je danes največ dejanski problem ker je namenjen naši prihodnosti z vami. In odločili smo se, da začnemo preučevati in raziskovati tehnologije prihodnosti danes in naše raziskave delimo na naši spletni strani.
Ta izobraževalni raziskovalni projekt je sestavljen iz petih delov:
Uvod;
Glavni del;
Zaključek;
Bibliografija;
Dodatek.
Relevantnost dela: prihodnost pripada nanotehnologiji, njihova uporaba je povpraševana in nenadomestljiva.
Raziskovalna hipoteza: nanotehnologija se uporablja na vseh področjih, ponuja nove priložnosti in pomaga pri reševanju najzahtevnejših problemov.
Cilj: pokazati neomejene možnosti sodobne znanosti in tehnologije pri razvoju nanotehnologije, seznaniti se s sodobnimi dosežki in prebuditi zanimanje za problematiko nanotehnologije.
Cilji projekta:
Seznaniti se z zgodovino razvoja nanotehnologije;
- preučiti glavne smeri in metode raziskovanja na področju nanotehnologije in z glavnimi smermi njenega razvoja;
- raziskati praktični pomen razvoj nanotehnologije na področju medicine, kozmetologije, gradbeništva, informacijske tehnologije, robotike;
- Izvedite testiranje med učitelji, dijaki in dijaki osnovne šole, da ugotovite stopnjo ozaveščenosti o tej temi.
Predmet študija: nanotehnologija.
Predmet študija: področja uporabe, možnosti in obeti nanotehnologije.
Raziskovalne metode: zbiranje gradiva na temo, njegova analiza in obdelava, oblikovanje dela, testiranje, izdelava predstavitve, izdelava spletne strani.
Rezultat projekta: stojnica na šoli in stran »Mladi raziskovalci«.
Praktični pomen dela je, da se bodo učenci in poslušalci, ki se ukvarjajo s to temo, veliko naučili s tega področja. To delo bo razširilo obzorja na tem področju, se seznanilo z najnovejšimi dosežki znanosti in tehnologije.
Poglavje 1. Zgodovina razvoja nanotehnologije.
Grškega filozofa Demokrita lahko štejemo za očeta nanotehnologije. Okoli leta 400 pr. je prvi uporabil besedo "atom", ki v grščini pomeni "nedeljiv", da bi opisal najmanjši delček snovi. Leta 1661 je irski kemik Robert Boyle objavil članek, v katerem je kritiziral Aristotelovo trditev, da je vse na zemlji sestavljeno iz štirih elementov – vode, zemlje, ognja in zraka. Boyle je trdil, da je vse sestavljeno iz "telec" - ultra majhnih delov, ki v različnih kombinacijah tvorijo različne snovi in predmeti.
Za izhodišče v boju za osvajanje nanosveta velja predavanje Richarda Feynmana iz leta 1959 »Spodaj je veliko prostora«. Glavni postulat tega predavanja je bil, da avtor z vidika temeljnih zakonov fizike ne vidi ovir za delo na molekularni in atomski ravni, manipuliranje s posameznimi atomi ali molekulami. Feynman je dejal, da je s pomočjo določenih naprav mogoče izdelati še manjše naprave, ki pa lahko naredijo še manjše naprave in tako naprej do atomske ravni, torej z ustrezno tehnologijo, je mogoče manipulirati s posameznimi atomi.
Tisto, kar se danes imenuje nanoobjekti, ljudje uporabljajo nanotehnologijo že dolgo v svojem življenju. Egipčani, Grki in Rimljani so pred nekaj tisoč leti uporabljali nanodelce za ustvarjanje barvil. V študijah, opravljenih v Centru za raziskave in restavriranje francoskih muzejev, je bilo ugotovljeno, da so starodavni kozmetologi uporabljali spojine na osnovi svinca, iz katerih so izdelovali delce s premerom le 5 nanometrov!
Tukaj je še en najbolj presenetljiv primer (dobesedno in figurativno) - to so večbarvna očala. Na primer, ustvarjen v 4. stoletju našega štetja. Lycurgusov kelih, ki se hrani v Britanskem muzeju, je zelen, če je osvetljen od zunaj, vendar vijolično rdeč, ko je osvetljen od znotraj. Nedavne študije z uporabo elektronske mikroskopije so pokazale, da je ta nenavaden učinek posledica prisotnosti nano velikih delcev zlata in srebra v steklu.
Sprva so ljudje preučevali navaden svet, ki za opazovanje ni zahteval posebnih instrumentov. Zahvaljujoč pojavu mikroskopa v konec XIX stoletja so znanstveniki začeli prodirati v atom, preučevati njegovo strukturo. Leta 1909 je Rutherfordu z uporabo alfa delcev (helijevih jeder velikosti približno 10 -13 m) uspelo "videti" jedro atoma zlata. Bohr-Rutherfordov planetarni model atoma, ustvarjen na podlagi teh poskusov, daje vizualno podobo obsežnosti »prostega« prostora v atomu, ki je povsem primerljiva s kozmično praznino sončnega sistema.
V Zadnja leta hitrost znanstvenega in tehnološkega napredka je začela biti odvisna od uporabe umetno ustvarjenih predmetov velikosti nanometra (grški izraz "sediment" pomeni "gnom"). Snovi in predmeti velikosti 1-100 nm, ki nastanejo na njihovi osnovi, se imenujejo nanomateriali, metode njihove proizvodnje in uporabe pa nanotehnologije. S prostim očesom lahko človek vidi predmet s premerom približno 10 tisoč nanometrov. Lastnosti materialov na nanoskali se razlikujejo od lastnosti v velikem merilu zaradi izjemno velike površine na enoto prostornine na nanomerilu.
V najširšem smislu je nanotehnologija raziskava in razvoj na atomski, molekularni in makromolekularni ravni v obsegu od enega do sto nanometrov; ustvarjanje in uporaba umetnih struktur, naprav in sistemov, ki imajo zaradi svoje ultra majhne velikosti bistveno nove lastnosti in funkcije; manipulacija snovi na lestvici atomskih razdalj.
Poglavje 2. Nanotehnologija na različnih področjih človekove dejavnosti.
V medicini
Zdravstvena nanotehnologija ima dolge korenine. Osupljiv primer je razvoj ameriških znanstvenikov. Astronavtom so dajali pametna zdravila za preverjanje njihovega stanja in uravnavanje telesne temperature.
Kaj so pametne droge? Ustvarjalci prvih možnosti so vanje uvedli posebne senzorje iz magnezija ali bakra, ki so popolnoma neškodljivi za ljudi in njihovo zdravje. Senzorji prodrejo v želodec in začnejo delovati z interakcijo z želodčno kislino.
Pametna zdravila bodo postala pravi pomočniki pri diagnosticiranju in spremljanju bolnikov. Pred njihovo uporabo je na pacienta pritrjena posebna naprava, ki je potrebna za sprejemanje senzorskih signalov. Senzorji ji posredujejo pomembne informacije, na primer telesno temperaturo, enakomernost dihanja, srčni utrip in druge kazalnike. Znanstveniki celo predlagajo razvoj posebnega programa, ki bo obdelal zbrane podatke, jih strukturiral in poslal kot datoteko na pacientov mobilni telefon.
Zahvaljujoč skupnemu delu znanstvenikov iz Amerike in Italije se je znanost lahko povzpela za eno stopničko višje na področju regeneracije hrbteničnih tkiv po poškodbah. Praviloma se po zlomu na mestu poškodbe oblikuje brazgotina, ki ne omogoča prehoda živčnih impulzov. Zaradi tega je lahko oseba popolnoma ali delno paralizirana. Znanstveniki so predlagali zamisel o gojenju celic hrbtenjače z uporabo podpornih nanostruktur velikega števila majhnih vzporednih cevi. Po zamisli raziskovalcev naj bi v teh nanocevkah zrasle nove. živčne celice tvorba živčnega tkiva. Še eno odkritje so s svetom delili raziskovalci s področja nanomedicine z italijanskega inštituta za tehnologijo. Znanstveniki so našli priložnost, da obnovijo poškodovano mrežnico očesa. Operacija rekonstrukcije mrežnice se izvaja z uporabo plastike, občutljive na svetlobo. Posebni fleksibilni polprevodniki so lahko pomagali rešiti problem ustvarjanja umetne mrežnice. Morda bo v bližnji prihodnosti veliko slepih in slabovidnih lahko v celoti uživalo v svetu okoli sebe.
V medicini je problem uporabe nanotehnologije potreba po spremembi strukture celice na molekularni ravni, tj. izvajati "molekularno kirurgijo" z uporabo nanobotov.
Predvideni datum nastanka robotskih zdravnikov, prva polovica XXI stoletja. Nanoboti ali molekularni roboti lahko sodelujejo (tako skupaj z genskim inženiringom kot namesto njega) pri preoblikovanju celičnega genoma, pri spreminjanju genov ali dodajanju novih za izboljšanje celičnih funkcij.
Znanstveniki iz Koreje so razkrili svetu nova tehnologija o upravljanju medicinskih nanorobotov v človeškem telesu. Mikroroboti bi lahko skupaj s tokom krvi pomagali človeštvu, opravljali najtežje naloge dostave zdravil, uničevanja raka in bakterij, uničevanja krvnih strdkov in drugih tvorb, ki jih zdravniki nikakor ne morejo doseči.
Nekoč je bil ves svet šokiran, da je mogoče umetno gojiti koščke kože v posebni posodi (Petrijevki). Raziskovalci z univerze Rice so prišli do povsem drugačne ideje za rast organov. Za to morajo biti organi v suspenziji, s pomočjo magnetnega polja pa bo potekal njihov razvoj. Zmesjo nanodelcev dodamo v celico z uporabo virusov. Ko so v celici, so nanodelci izpostavljeni magnetnemu polju. To omogoča nadzor rasti tkivnih celic v treh dimenzijah. V suspendiranem stanju lahko te celice delujejo in se množijo, hkrati pa tvorijo večplastno strukturo, ki je natančna kopija DNK programa.
V kozmetologiji
Nanotehnologija se uporablja na vseh področjih, ponuja nove priložnosti in pomaga pri reševanju najzahtevnejših problemov. Kozmetologija ni izjema.
S pomočjo nanotehnologije lahko dejansko izgledate 15-20 let mlajši. Njihovo bistvo je v tem, da sestava kozmetike vključuje nanosfere, ki imajo sposobnost prodiranja v globoko podkožno plast. Te posebne mikrosfere vsebujejo aktivne sestavine. S pomočjo nanotehnologije se zgladijo gube, akne, akne, brazgotine itd.
Da bi kakovostno izboljšali stanje kože, odstranili globoke gube, dosegli učinkovito vlaženje kože, povrnili lepoto in svežino zreli koži, je treba izboljšati dovajanje hranil v globoke plasti kože. Za prodiranje globoko v kožo aktivne snovi "uporabljajo obvoze" - medcelične prostore in izločilne kanale kožnih žlez. Prehod skozi medcelične prostore ni tako enostaven. To je postalo mogoče le zaradi visoke bio- in nanotehnologije.
Ena od rešitev tega problema je bila izdelava umetnih posod, ki lahko zaradi svoje majhnosti prodrejo v kožo globlje. To dosežemo s pomočjo liposomov – transportnih molekul, ki lahko prenašajo zdravilne snovi v globlje plasti kože.
Nadalje, z razvojem biotehnologije je postala možna uporaba še manjših transportnih delcev - nanosomov, ki bi jih lahko "polnili" z različnimi biološkimi snovmi. To je bil začetek nanokozmetike. Vendar so nanosomi vozilo za dostavo samo ene biološko aktivne snovi.
Zdaj se je v kozmetologiji začela doba nanokompleksov. To pomeni, da obstaja priložnost v laboratorijski pogoji ustvariti snovi z vnaprej programiranimi lastnostmi.
Nanokompleksi vsebujejo nanobiološko aktivne snovi, zdrobljene do velikosti, od katerih se vsaka v strogo določeni količini dostavi v strogo določene plasti kože v strogo določenem času.
Če vemo, katera hranila potrebuje koža različnih ljudi v različnih pogojih, je mogoče ustvariti nanokomplekse, ki vsebujejo točno tiste sestavine, ki jih koža potrebuje in ki so odgovorne za vzdrževanje metabolizma v kožnih celicah na ustrezni ravni.
Formula Nano Pure na primer uporablja ekskluzivno ionizirano nanokozmetiko na osnovi naravne placente in polar-kristaliničnega mineralnega prahu turmalina. Ta prah, zdrobljen v nanodelce, ima močan ionizacijski in polarizacijski učinek. Radikalno rešuje starostne težave kože, obnavlja mehanizem samoregulacije, ioni mladosti polarno-kristalnega prahu zagotavljajo takojšen prodor koristnih snovi v kožne celice in pospešujejo proces njihove obnove. Rezultat je pravo pomlajevanje za 10-15 let.
Turmalin velja za dragi kamen, na Japonskem pa ga imenujejo električni, saj lahko ob stiku s kožo ustvari šibek električni tok, v prahu pa lahko oddaja specifično infrardeče sevanje, ki blagodejno vpliva na koža.
Odvzem: Ljudje želijo uporabljati lepotne izdelke in podjetja jih izdelujejo. Edina težava je, da nihče zagotovo ne ve, ali bodo novi nanoizdelki varni. Proizvajalci kozmetike kupcev ne obveščajo o tem, ali vsebujejo nanodelce ali ne. Toliko ljudi niti ne sumi, da obstajajo resni pomisleki glede varnosti njihovega zdravja.
Nanokozmetika, ki obljublja zdravljenje gub in celulita, lahko premami vsakogar. Toda ali je vredno tvegati svoje zdravje zaradi gladke kože ali belih zob?
V gradbeništvu.
Gradbeni sektor se ukvarja z ogromno količino surovin in različni inovativni materiali se že uporabljajo v sodobni gradnji in začenjajo prispevati k oblikovanju arhitekture prihodnosti.
Prihodnost znanosti o gradbenih materialih je v veliki meri povezana z uporabo nanotehnoloških pristopov - uvedbo procesov za oblikovanje strukture sodobnih gradbenih materialov, ki zagotavljajo njihovo montažo ali samomontažo "od spodaj navzgor", torej načrtovanje. materiala ali izdelka, ki sestoji iz nadzorovanega in nadzorovanega vpliva na proces nastajanja strukture, začenši z nanosom. Rezultat tega pristopa bo prejem novih po sestavi in kvalitativno drugačnih po strukturi in lastnostih konstrukcijskih, toplotnoizolacijskih, zaključnih in drugih materialov, ki v celoti ustrezajo sodobnim trendom v razvoju arhitekturnih oblik, oblikovalskih rešitev in tehnologije za gradnjo. predmetov.
Nanomateriali za gradnjo, avtonomni viri energije na osnovi močnih sončnih kolektorjev, nanofiltri za čiščenje vode in zraka – ta napredek nanotehnologije naj bi naše domove naredil udobnejše, zanesljivejše in varnejše.
Z dodajanjem nanodelcev različnih materialov betonu postane večkrat močnejši. Za zaščito betonskih konstrukcij pred vodo se razvijajo nanoprevleke. Jeklo, najpomembnejši gradbeni material, postane tudi veliko močnejše z dodatkom nanodelcev vanadija in molibdena. V industriji je že na voljo samočistilno steklo z nanodelci titanovega dioksida. Nanofilmski premazi za steklo bodo optimalno uravnavali pretok svetlobe in toplote skozi okna.
Za zaščito zgradb pred požarom nanotehnologija ponuja tako nove negorljive materiale (na primer kabelsko izolacijo, ki vsebuje glinene nanodelce) kot "pametne" mreže preobčutljivih nanosenzorjev ognja. Ozadje iz nanodelcev cinkovega oksida lahko pomaga ohraniti brez bakterij.
Poglavje 3. Najnovejši napredek v nanotehnologiji.
3.1. Računalniki prihodnosti.
Možgani sodobnega računalnika so osrednji procesor, naključni dostop in pomnilnik samo za branje, pomožne in periferne naprave. Glavne logične (vključno z računskimi) operacije izvaja osrednji procesor. To počne s pametnimi kombinacijami mikroelektronskih vezij. Različni logični elementi LSI (velika integrirana vezja) so zgrajeni iz istih preprostih logičnih celic - bitov. Bit je elementarna mikroelektronska sprožilna celica, ki je lahko v dveh stabilnih stanjih. Eden od njih ustreza kodi "0" (pomanjkanje informacij), drugi - kodi "1" (njegova prisotnost). Z razvojem tehnologij je prišlo do nadaljnje miniaturizacije mikrovezij, njihovega zgoščevanja, uvedbe optičnih metod prenosa, shranjevanja in obdelave informacij.
Sodobni računalniki postajajo vse hitrejši, vendar se zdi, da so znanstveniki našli način, kako se približati meji možnosti uporabe binarnega sistema. Ta metoda je lahko kvantna razelektritev ali kubit, kvantni delec, ki ima dve osnovni stanji, ki sta označeni z 0 in 1, ki lahko ustrezata smeri navzgor in navzdol vrtenja atomskega jedra in elektrona. Njihova uporaba lahko naredi pravo revolucijo v računalniški tehnologiji: računalnik s pomnilnikom več kilokubitov lahko teoretično nadomesti klasični računalnik z terabajtom pomnilnika.
Nanoračunalniki. S prehodom na raven nanotehnologije bo mogoče zmanjšati najmanjšo dovoljeno velikost računalnika na podcelično raven. Gostota shranjevanja informacij v umetnih sistemih lahko že preseže gostoto informacij, ki kodirajo človeško dednost.
Nanoračunalniki se bodo razvijali hkrati v več smereh, ki bodo uresničevali različne načine predstavljanja informacij – na podlagi kvantne logike, klasične logike, nevroznanosti, pa tudi nekaterih drugih, ki jih je trenutno težko definirati – genetskih, molekularno bioloških, molekularno mehanskih itd.
Kvantni računalnik je računalniška naprava, ki temelji na kvantni mehaniki. Kvantni računalnik se bistveno razlikuje od klasičnih računalnikov, ki temeljijo na klasična mehanika... Omejeni (do 128 kubitov) kvantni računalniki so že izdelani; elemente kvantnih računalnikov lahko uporabimo za povečanje učinkovitosti izračunov z uporabo obstoječe instrumentalne baze. Kvantni računalnik za računanje ne uporablja običajnih (klasičnih) algoritmov, temveč procese kvantne narave. Uporaba kvantnih računalnikov, ki delujejo po posebnih (kvantnih) algoritmih, bo omogočila hitro reševanje problemov, ki jim klasični algoritmi ne bodo kos niti zelo dolgo. Takšni problemi vključujejo iskanje v neurejenem nizu, faktoriziranje števil v prafaktorje (ki se uporabljajo v kriptografiji) in modeliranje kvantnih sistemov (kompleksne molekule).
Nanoračunalniki v službi ljudi. Nedavni razvoj nanotehnologije je pripeljal do ustvarjanja senzorjev, ki lahko merijo srčni utrip, hitrost dihanja, spremembe krvnega tlaka in celo druge manj zaznavne spremembe, kot so zvišanje ali znižanje temperature kože in nihanja glasu.
Ker je človeška koža sposobna prenašati električne signale, so raziskovalci nanotehnologije lahko razvili računalnik, opremljen z nanosenzorji, ki imajo neverjetno sposobnost videti in slišati ljudi, ki jih uporabljajo. Neizogibno je ustvariti tehnologijo, ki lahko določi, ali je človek dobre ali slabe volje. Ustvarjanje takšne tehnologije je le vprašanje časa.
Senzorji, ki temeljijo na nanotehnologiji, znatno olajšajo delo programerjev za izboljšanje računalniške medicinske diagnostike ali šahovske računalniške inteligence.
Programerji poskušajo uporabiti tudi napredek nanotehnologije v programih, ki bodo lahko natančno določili in okrepili prirojeno željo ljudi po življenju. To bo pomagalo spodbuditi boj za življenje pri hudo bolnih ljudeh, ki se z boleznijo ne morejo boriti sami.
3.2. robotika
Človeštvo si je ves čas prizadevalo izboljšati pogoje svojega obstoja. Večina od nas si ne more več predstavljati življenja brez sodobnih prednosti civilizacije, dosežkov znanosti, tehnologije, medicine. Naslednji korak v tem razvoju bo po mnenju mnogih znanstvenikov asimilacija nanotehnologije in zlasti zelo majhnih sistemov, ki so sposobni izvajati človeške ukaze. Takšna ubogljiva bitja se imenujejo nanoroboti. Mimogrede, avtor besede »robot« je češki dramatik K. Čapek, ki je leta 1920 humanoidno bitje, ki ga je izumil (robot je nekoliko spremenjen češki robot, kar v prevodu pomeni »prisilno delo«), imenoval: » Roboti niso ljudje ... so mehansko popolnejši od nas, imajo neverjetno močan intelekt, a nimajo duše."
Danes obstaja že več prototipov nanorobotov - naprav, velikih deset nanometrov, ki lahko samostojno manipulirajo z delci atomske in molekularne velikosti.
Robotika je uporabna znanost, ki se ukvarja z razvojem avtomatiziranih tehničnih sistemov.
Robotika se opira na discipline, kot so elektronika, mehanika in programiranje.
Vrste robotov:
Bojni robot
Gospodinjski robot
Osebni robot
Industrijski robot
Kakšno pomoč torej lahko nanoroboti nudijo ljudem in kakšno grožnjo predstavljajo človeštvu.
Na primer, z uvedbo molekularnih robotov v telo, ki preprečujejo staranje celic, pa tudi obnavljajo in "oplemenitijo" telesna tkiva, bo mogoče doseči človeško nesmrtnost, ne da bi govorili o oživljanju in zdravljenju brezupno bolnih ljudi in ljudi. ki so bili zamrznjeni z metodami krionike.
Industrija bo zamenjala tradicionalne proizvodne metode z molekularnimi roboti, ki bodo sestavljali blago neposredno iz atomov in molekul. Vse do osebnih sintetizatorjev in naprav za kopiranje, ki vam omogočajo izdelavo katerega koli predmeta.
Zamenjava bo potekala tudi v kmetijstvu: kompleksi molekularnih robotov bodo nadomestili "naravne stroje" za proizvodnjo hrane (rastlin in živali) s svojimi umetnimi kolegi. Reproducirali bodo enake kemične procese, kot se dogajajo v živem organizmu, vendar na krajši in učinkovitejši način.
Biologi bodo lahko "prodreli" v živi organizem na ravni atomov in postalo bo mogoče "obnoviti" izumrle vrste in ustvariti nove vrste živih bitij, vključno z bioroboti.
Vesolje bo končno obvladano: ogromna vojska robotskih molekul bo izpuščena v vesolje blizu Zemlje in ga pripravila na človeško naselje - Luno, asteroide, bližnje planete naredite za bivanje in zgradite vesoljske postaje iz "odpadnih materialov" (meteoritov, kometov). ).
V kibernetiki bo prišlo do prehoda na volumetrična mikrovezja, velikost aktivnih elementov pa se bo zmanjšala na velikost molekul. Delovne frekvence računalnikov bodo dosegle terahertz vrednosti. Razširjene bodo rešitve vezij, ki temeljijo na nevronom podobnih elementih. Pojavil se bo dolgotrajni hitri pomnilnik na beljakovinskih molekulah, katerega zmogljivost se bo merila v terabajtih. Človeški intelekt bo mogoče "preseliti" v računalnik.
Zaradi vnosa logičnih nanoelementov v vse atribute okolja bo postalo "inteligentno" in izjemno udobno za človeka. Vse to bo po različnih ocenah trajalo približno 100 let.
"Vendar pa imajo lahko nova odkritja tudi negativne posledice," piše profesor Jevgenij Abrahamjan v svojem članku "Grožnje novih tehnologij". - Predstavljajmo si, da bo naprava, zasnovana za razstavljanje industrijskih odpadkov na atome, odpovedala in bo začela uničevati uporabne snovi biosfere, ki zagotavljajo življenje ljudi.
Poglavje 4. Sociološka raziskava.
O nanotehnologiji slišimo na televizijskih zaslonih in radiu, o njih beremo v časopisih, revijah in na internetu. In kaj pravzaprav vemo o njih?
Odločili smo se, da na naši šoli združimo tri generacije ljudi: to so naši učitelji - starejša generacija, učenci 10-11 razredov - srednja generacija in učenci 8-9 razredov - mlajša generacija. Število anketirancev je bilo enako, po 10 oseb.
Zbrali smo 7 vprašanj. Rezultate odgovorov si lahko ogledate na zaslonu.
Naši zaključki so naslednji: vseh 100 % vprašanih pozna katero koli nanotehnologijo ali pa je zanjo že slišalo.
Približno 27 % vseh anketiranih se nanotehnologija ne zanima, 37 % pa je enakih. Toda 43% jih zanima in obiščejo spletna mesta, ki pripovedujejo o dosežkih sodobne nanotehnologije. Toda 80 % učencev od 8. do 9. razreda te strani ne privlačijo.
Zanimivo pa je, da mlajša generacija, 100%, verjame, da jim bo nanotehnologija pomagala v življenju, starejša generacija pa le 30%. Toda učenci 8-9 razredov se ne zavedajo, da jim bodo nove tehnologije pomagale ne le pri tem Vsakdanje življenje pa tudi v stroki je le 1 (10 %) od 10 ljudi trdno izjavil, da je nanotehnologija prihodnost v vseh poklicih. Toda večina srednje generacije (60 %) je prepričana, da bo nanotehnologija "prerisala" vse prihodnje poklice. Od starejše generacije je v to prepričanih le 20%.
Najpomembneje pa je, da bi 90 % vseh anketirancev želelo prejemati več informacij o nanotehnologiji.
Tako smo izdelali lastno spletno stran, kjer bomo objavljali informacije o naših raziskavah na področju nanotehnologije, z naraščanjem zanimanja za našo projektno tematiko pa bomo nadaljevali s študijem in raziskovanjem dosežkov nanotehnologije v različnih smereh.
Zaključek
Nanoskala je prehodno območje od molekularne ravni, ki predstavlja osnovo obstoja vseh živih bitij, sestavljenih iz molekul, na raven Živega, nivo obstoja samoreproducirajočih se struktur in nanodelcev, ki so supramolekularni. strukture, stabilizirane s silami medmolekularne interakcije, so prehodna oblika od posameznih molekul do kompleksnih funkcionalnih sistemov. Narava je že davno izumila in uporablja supramolekularne strukture v živih sistemih. Po drugi strani pa še zdaleč ne znamo vedno razumeti, kaj šele ponoviti, kaj Narava počne enostavno in naravno.
Nanotehnologija bo svet obrnila na glavo, tako kot ga je informacijska tehnologija obrnila na glavo. Sprva so ljudje spremenili številke v informacije, kar je privedlo do pojava računalnikov. Zdaj bomo s pomočjo nanotehnologije digitalizirali samo materijo. Materialna sfera bo popolnoma digitalizirana, analogni svet bo zastarel. Znanstveniki, ki delujejo na področju nanotehnologije, bodo neizogibno zapustili svojo ozko specializacijo in postali naravoslovci, kot v Newtonovem času, ko znanosti še niso bile ločene, je pa obstajala njihova integracija. Toda od nje ni mogoče pričakovati uslug, od nje se je treba učiti.
Bibliografija
Alfimova M.M. Zabavna nanotehnologija. - M .: BINOM. Laboratorij znanja, 2010.
Balabanov V., Balabanov I. Nanotehnologija. Znanost prihodnosti. - M .: Eksmo, 2009.
Nanotehnologija: nova stopnja v razvoju človeštva / ur.
V.G. Timiryasova. - 2. izd., dodaj. in revidirano - Kazan: Založba "Znanje" Ekonomski inštitut, uprava. in pravo, 2010.
Čar nanotehnologije / U. Hartmann; [pas. z nemškim T. N. Zakharova; ur. L. N. Patrikeeva]. - 2. izd., Rev. - M .: BINOM. Laboratorij znanja, 2010.
/ ... Nanomir.
/ wiki / Nanotehnologija... Wikipedia. Brezplačna enciklopedija.
Dodatek #1
Socialni robot
Bojni robot
Gospodinjski robot
Android
Dodatek št. 2
Nanotehnologija v medicini
Nanotehnologija v gradbeništvu
Dodatek št. 3
Socialna anketa
Ali veste kaj o "nanotehnologiji"?
Kakšen je vaš odnos do "nanotehnologije"?
Ne zanima
Rad se naučim kaj novega
Ni pomembno
Ali obiskujete strani o nanotehnologiji?
Ali veste za obstoj Ruske nacionalne mreže za nanotehnologijo?
Ali menite, da vam bo nanotehnologija pomagala v vašem življenju?
Bi radi prejeli več informacij o nanotehnologiji?
Ali veste kaj o nanotehnologiji? | Kakšen je vaš odnos do nanotehnologije? | Ali obiskujete strani, posvečene nanotehnologiji? | Ali veste za obstoj Ruske nacionalne mreže za nanotehnologijo? | Ali menite, da vam bo nanotehnologija pomagala v vašem življenju? | Menite, da vam bo nanotehnologija pomagala pri vašem poklicu? | Bi radi prejeli več informacij o nanotehnologiji? |
|||||||||
Ne zanima | Rad se učim, kaj je novega | ni pomembno | |||||||||||||
starejša generacija (učitelji) | |||||||||||||||
| Tema lekcije: Cilji in cilji lekcije: | Nanotehnologija v sodobnem svetu. Zaščita projektov. Vzgoja harmonično razvite osebnosti, oblikovanje pozitivne samopodobe posameznika, skozi razvoj zanimanja za predmet in vključevanje vsakega učenca v učne dejavnosti... Prenos študentov iz predmeta v predmet izobraževanja. Razvoj sposobnosti razmišljanja, vseh vrst spomina, sposobnosti poudarjanja glavne stvari, razvoja vizije logičnih povezav znotraj predmeta, sposobnosti uporabe pridobljenega znanja v praksi. Oblikovanje enotne fizične slike sveta. Naučite študente delati pri ustvarjanju projektov z uporabo IKT in uporabiti teoretično znanje, pridobljeno v razredu. |
oprema:
1. ID, kreda.
2. Predstavitve študentov
3. Eseji in poročila študentov,
Vrsta lekcije: lekcija - konferenca
Med poukom.
a) odnos do izobraževalnih dejavnosti
b) prisotni.
c) refleksija
2 .Predstavitev in zagovor projektov študentov.
1. Študente seznaniti s pogoji za predstavitev in zagovor projektov.
2. Razglasiti pravila dela.
3. Povzetek lekcije-konference: "Kaj je nanotehnologija?"
Cilj:
Študente seznanjati z osnovami nanotehnologije, glavnimi dosežki in tekočim raziskovalnim delom na področju nanotehnologije v sodobnem svetu.
Naloge:
Ustvarjanje pogojev za seznanjanje udeležencev konference z glavnimi odkritji na področju nanotehnologije in ugotavljanje glavnih problemov, povezanih z njihovo uporabo v vsakdanjem življenju;
Še naprej razvijati sposobnost analiziranja, primerjanja dejstev, poudarjanja glavne stvari, vzpostavljanja vzročno-posledičnih odnosov, oblikovanja sposobnosti dela z različnimi literarnimi viri;
Oblikovanje pri otrocih znanstvenih predstav o enotni, resnični sliki sveta; razumevanje pomena praktične uporabe pridobljenega znanja v vsakdanjem življenju;
Ustvarjanje pogojev za samoorganizacijo in komunikacijske sposobnosti pri delu v skupinah.
pripravljalna dela: Dva tedna pred konferenco se razred razdeli v skupine, od katerih vsaka pripravi poročilo, projekte na izbrano temo. Učitelj pomaga pri izbiri gradiva, svetuje. Po tednu priprav so objavljene teme izbranih poročil, načrt konference in zaporedje govorov.
Med poukom
"Tam spodaj je veliko prostora!"
R. Feynman
uvod učitelji.
V zadnjih letih vse pogosteje slišimo besede: "nanoznanost", "nanotehnologija", "nanostrukturni materiali": slišimo jih na radiu in televiziji, opazimo jih v govorih ne le znanstvenikov, ampak tudi politikov. Nanotehnologija ima visoko prednost pri financiranju znanstvenih in inovativnih programov v vseh razvitih državah sveta. Japonska je na primer vodilna v svetu pri ustvarjanju nanomaterialov, v Združenih državah Amerike raziskave nanotehnologije prejemajo izdatno financiranje tako vlade kot podjetij in celo od posameznikov, Evropska unija je sprejela svoj okvir za razvoj znanosti, v katerem je nanotehnologija zaseda vodilni položaj. Pred kratkim je naš predsednik razglasil visoko prioriteto razvoja nanotehnologije in opozoril na posebno vlogo nanotehnologije za obrambno sposobnost naše države. Iz rezervnega sklada države se za to namenjajo precejšnja sredstva.
Kaj torej pomeni beseda "nano"? Kaj je nanotehnologija in zakaj se ji po vsem svetu posveča toliko pozornosti? Zakaj se imenuje "revolucionarni preboj v tehnologiji", kaj nam obljublja, običajni ljudje, in kaj morda to ogroža svet? Poskusimo rešiti ta vprašanja. Zdaj vas bodo sošolci podrobneje seznanili z nekaterimi koncepti nanosveta.
Govori govorcev
1 študent : nanotehnologija. Faze razvoja nanotehnologije.
V prevodu iz latinske besede nanus- pomeni "škrat" in dobesedno označuje majhnost delcev. Znanstveniki so v predpono "nano" dali natančnejši pomen, in sicer milijardni del. Na primer, en nanometer je milijarda metra ali 0,000 000 001 m. (10 -9) Nanodelci imajo ogromno skupno površino, kar vodi do manifestacije številnih nenavadne lastnosti in naredi, da preiskovani predmeti sploh niso podobni navadni materiji. Številni fizikalni zakoni, ki veljajo v makroskopski fiziki, so kršeni za nanodelce. Na primer, dobro znane formule za seštevanje uporov prevodnikov, ko so povezani vzporedno in zaporedno, postanejo nepoštene. Voda v kamnitih nanoporah ne zmrzne do -20 ... -30 stopinj Celzija, tališče nanodelcev zlata pa je bistveno nižje v primerjavi z masivnim vzorcem. Zakaj je ravno nanomerilo pritegnilo pozornost znanstvenikov?
Leta 1959 je Nobelov nagrajenec Richard Feynman v svojem govoru napovedal, da bo človeštvo v prihodnosti, ko se bo naučilo manipulirati s posameznimi atomi, lahko sintetiziralo karkoli. Njegove besede so leta 1959 njegovi kolegi - fiziki zaznali čisto teoretično. In njegova ponudba, da nagradi 1000 $ vsakomur, ki lahko vstavi motor v 0,4 mm kocko ali skrči besedilo 25.000-krat, je bila sprejeta kot "genialna šala". Leta 1981 se je pojavil prvi instrument za manipulacijo atomov - tunelski mikroskop, ki so ga izumili znanstveniki pri IBM-u. Izkazalo se je, da s pomočjo tega mikroskopa ne moremo samo "videti" posameznih atomov, ampak jih tudi dvigniti in premikati. To je pokazalo temeljno možnost manipulacije atomov, zbiranja iz njih, kot iz opeke, karkoli: katerega koli predmeta, katere koli snovi. Vendar Feymanov govor ni bil pozabljen in zdaj ga imenujejo "oče nanotehnologije", čeprav koncept " nanotehnologija”V obtok ga je leta 1974 uvedel Japonec Noryo Taniguchi, da bi opisal proces konstruiranja novih stvari iz posameznih atomov. V najbolj splošnem smislu nanotehnologija vključuje ustvarjanje in uporabo materialov, naprav in tehničnih sistemov, katerih delovanje določa nanostruktura, torej njeni urejeni fragmenti velikosti od 1 do 100 nm.
Drugi Japonec, Sumio Iijima, je leta 1991 ustvaril ogljikove nanocevke iz fulerena, ultratankega ogljikovega materiala, katerih premer je nekaj tisočink premera človeškega lasu, dolžina pa je približno 100 nanometrov. Te ogljikove nanocevke so postale prvi pravi nanomaterial, na podlagi katerega se zdaj gradijo različne stvari, ponujen na trgu za novo blago. Tanka, komaj vidna nit, spletena iz teh ogljikovih cevi, je močna kot ročno debela jeklena vrv. Trdota delov iz kompozitov, sestavljenih iz ogljikovih cevi, je primerljiva le z diamantom. Odkritje Sumia Iijime je dalo močan zagon raziskavam na področju nanotehnologije po vsem svetu. In ustvarjeni sondni mikroskopi so omogočili dejansko prehod na praktično izvajanje teh idej, pa tudi na globlje preučevanje popolnoma novih, nenavadnih lastnosti "nanosveta", ki je ljudem začel razkrivati svoje skrivnosti. Glede na to, da so posamezni atomi glavni gradniki, nanotehnologi zdaj poskušajo razviti praktične načine gradnje iz atomov z uporabo mehanskega nano-sestavljanja novih materialov z določenimi lastnostmi. Med njimi so super gosti nosilci informacij, v katerih bodo informacije kodirane na molekularni ravni, kot se na primer dogaja v DNK, in nato ustvarjajo ultra-majhne mehanizme - nanomašine.
2 študenta: "Nano" danes.
Že danes je trg nanoproizvodov ogromen. Energetika, elektronika, biologija in medicina, kmetijstvo in ekologija – tukaj je napredek na tem področju trenutno najbolj viden.
Sončni paneli pretvarjajo dnevno svetlobo v električno energijo. Prej so bile takšne naprave samo vklopljene vesoljske postaje, najdražji med njimi je dal učinkovitost le 34%. Nanotehnologija se je spopadla s sončno energijo. Sončne celice naslednje generacije so poceni polimerni film namesto dragega kristalnega silicija, ki se obdeluje na pretvorjenih strojih za izdelavo filmov. V takem polimeru, ko je osvetljen, nastanejo tokovi, za natančno zbiranje in dostavo energije potrošniku pa se uporablja nanotehnologija: prevleka, ki vsebuje fulerene. Nove sončne celice bodo nudile številne pomembne prednosti pred tradicionalnimi baterijami na osnovi silicija, ki se danes uporabljajo. Prvič, baterije novega tipa ne potrebujejo neposredne sončne svetlobe, zato lahko proizvajajo električno energijo tudi v oblačnem vremenu. Poleg tega bodo proizvodni stroški takšnih baterij za red nižji od proizvodnih stroškov baterij na osnovi silicija.
Vsak od nas pozna energijo predvajalnikov, diktafonov, svetilk, igrač. Njegova osnova je običajna litij-ionska baterija. Tudi tu so vidni prvi rezultati razvoja nanotehnologije. Pred kratkim se je začela industrijska proizvodnja litij-ionskih baterij, ki vsebujejo nanodelce in nanoporozne materiale - polnijo se s hitrostjo, ki je bila še včeraj nepredstavljiva: 80 % v samo eni minuti (običajno traja nekaj ur). Predstavljajte si prednosti tega novega izdelka za električna vozila!
Najbolj opazen je razvoj nanotehnologije v elektroniki. Samo poglejte Intelov procesor modela 2008, izdelan po normah 45nm osnovnih mikrovezij, deluje pri taktni frekvenci približno 3GHz in porabi le 35W energije. Vendar pa uporaba nanotehnologije ni omejena na zmanjšanje velikosti tranzistorja - pojavili so se številni novi materiali, posebej zasnovani za izboljšanje energetske učinkovitosti mikrovezij. Po isti tehnologiji se je začela proizvodnja zelo majhnih procesorjev, ki vsebujejo »le« okoli 50 milijonov tranzistorjev na čipu velikosti peni. Uporabljali se bodo v mobilnih internetnih napravah – tako nam bo nanotehnologija pomagala pri dostopu do poslovnih in znanstvenih informacij ter izobraževalnih in zabavnih virov interneta.
V zadnjem času so se pojavila zdravila proti raku v obliki nanokapsul. Takšna zdravila večinoma napadajo tumorske celice, ne da bi prizadela telo kot celoto (za razliko od tradicionalnih onkoloških sredstev), se učinkovitost zdravljenja zaradi tega večkrat poveča. Protimikrobni učinek srebra se dramatično poveča, če ga uporabljamo v obliki nanodelcev. Že nekaj let obstajajo zdravilne obloge za opekline in resne rane, ki vsebujejo takšno nanosrebro. V bližnji prihodnosti se bo začela industrijska proizvodnja hitozanskih oblog, ki bodo na trenutke pospešile celjenje ran. Načrtuje se sprostitev nanocementa za kosti - to bo polnilo, ki bo ustvarilo nekaj podobnega okvirju, na katerem nato raste naravno kostno tkivo.
Moskovski nanotehnologi so razvili televizor, ki ga je mogoče zviti. Debel je le nekaj milimetrov in je organska svetleča dioda. Danes ima resno pomanjkljivost - površinska plast se v zraku hitro poslabša.
Inženirji na Fraunhoferjevem inštitutu za integrirana vezja IIS so razvili napetostni transformator, ki lahko deluje z vhodno napetostjo 20 milivoltov. Ta miniaturni električni sprejemnik poganja najmanjše tokove in jih je mogoče pridobiti iz okolja, na primer iz toplote človeškega telesa.
S temperaturno razliko le 2 °C (npr. med človeško kožo in okolico) generator toplote 2x2 cm z novim napetostnim transformatorjem IC generira do 4 mV. Takšni miniaturni in s tem ekonomični za proizvodnjo napetostni transformatorji imajo veliko prednost na številnih področjih uporabe: v medicinski tehnologiji, v inženirskih sistemih zgradb in objektov, v avtomobilih, v sistemih avtomatizacije in logistiki.
4 študent : Napovedane možnosti za uporabo nanotehnologije:
V MEDICINI
V Zadnje čase nanotehnologija se vse bolj uvaja v medicino, ekologijo in zdravstvo. Danes se makromolekule in umetno pridobljeni nanomateriali ter biokonjugati na njihovi osnovi uporabljajo za diagnostiko (biosenzorji, kontrastna in vizualizatorska sredstva), zdravljenje (sredstva za ciljno dovajanje, nova učinkovita terapevtska sredstva, edinstvene fizikalno-kemijske metode vplivanja na žarišče bolezni) različnih bolezni in okrevanje poškodovanih tkiv (kostni vsadki, celični matriks, umetna koža itd.). Pričakovati je mogoče, da bo v bližnji prihodnosti pri preučevanju znotrajceličnih procesov tesno zlitje kvantne mehanike, molekularne biologije, genski inženiring, biokemija, biofizika, medicina, anorganska in fizikalna kemija. Posledično lahko pride do kvalitativnega preskoka v razumevanju življenja, medicina pa bo obogatena z novimi metodami za diagnosticiranje in zdravljenje osebe.
DOMA
Poleg že ponujenega blaga, ustvarjenega z uporabo nanoproizvodov, kot so na primer folije za avtomobilska stekla, na katerih se prah in umazanija ne usedata, medicinska oblačila in celo kozmetika, ustvarjena z nanotehnologijo, je mogoče domnevati marsikaj drugih stvari, ki bodo imele kakšne -ali dragocene lastnosti. Uporaba nanotehnologije v vsakdanjem življenju se je že začela in z gotovostjo lahko trdimo, da se bo vztrajno razvijala, saj, kot veste, je množična poraba tista, ki določa ekonomičnost katere koli tehnologije.
V INDUSTRIJI
Tu ima nanotehnologija tudi posebne industrijske aplikacije. Danes trg ponuja široko paleto industrijsko izdelanih nanomaterialov: kovine, hidrokside, okside in kompozitne prahove, ki se že široko uporabljajo v številnih sektorjih industrije in gradbeništva. Nanopraški imajo lastnosti, ki se razlikujejo od lastnosti kovin, oksidov itd., od atomov in molekul, iz katerih so narejeni. Poleg tega veliko število takšnih nepremičnin še ni v celoti raziskano. In v prihodnosti obstaja možnost zamenjave trenutno sprejetih proizvodnih metod s sestavljanjem kakršnih koli mehanskih predmetov z uporabo nanorobotov neposredno iz atomov in molekul. Napovedani čas za pojav prvih nanorobotov je sredina XXI stoletja.
V VOJAŠKI OPREMI
Ni skrivnost, da vojaška industrija uporablja dosežke znanstvenega napredka
razvoj vse bolj naprednih vrst orožja, vojaške opreme, uniform in zaščitne opreme. Ni presenetljivo, da je bila vojska med prvimi, ki se je zanimala za nanotehnologijo, saj je uporaba visokih tehnologij v sodobni vojaški industriji ključ do uspešnega vojskovanja, in čeprav so v vojaške operacije vključeni ljudje, ne robotski stroji. , problem ustvarjanja uniform za vojake je nujen. V "visokotehnološki" obliki bo mogoče poskusiti šele bližje leta 2020, zdaj pa poteka veliko dela za razvoj, na primer "dinamičnega oklepa". To bo le nekaj milimetrov debel neprebojni jopič, ki se bo prilegal telesu vojaka kot potapljaška obleka. Teža takšnih uniform se bo v primerjavi s tistimi, ki se trenutno uporabljajo, zmanjšala za več kot dvakrat. Nova uniforma ne bo služila le kot neprebojni jopič, temveč tudi kot univerzalno medicinsko diagnostično orodje, ki bo sposobno meriti vitalne parametre vojaka (pulz, krvni tlak, telesno temperaturo itd.) s pomočjo senzorjev, vgrajenih v obleko. Predvideva se, da bo stanje vojaka prikazano tako na projektorju na čeladi kot na medicinskem računalniku, prozorna očala za vojaške čelade pa bodo neprebojna za naboje.
V KMETIJSTVU
Menijo, da je nanotehnologija lahko ključ do reševanja problema revščine po vsem svetu. Med glavnimi nalogami so bili imenovani čiščenje vode, proizvodnja okolju prijaznega goriva in povečanje rodovitnosti tal. Po mnenju strokovnjakov nam raziskave na teh področjih, ki se izvajajo zdaj, omogočajo, da resno vzamemo poziv ZN – »do leta 2015 odpraviti revščino«. Dolgoročno se predvideva, da se bodo namesto hladilnikov v domovih pojavile mini tovarne živilskih izdelkov, ki bodo proizvajale vse izdelke po naročilu, vključno z dobrotami. Tako takšno "kmetijstvo" ne bo odvisno od vremena in ne bo zahtevalo težkega fizičnega dela in velikih stroškov za shranjevanje in dostavo živil. Po različnih ocenah bodo prvi tovrstni kompleksi nastali v drugi polovici 21. stoletja.
VARSTVO OKOLJA
Načeloma lahko uporaba nanotehnologije v industriji in v vsakdanjem življenju povzroči popolno odpravo škodljivih učinkov človekovih dejavnosti na okolje... Prvič, zaradi množične proizvodnje in umestitve nanorobotov-medicinskih sester v ekosfero, ki pretvarjajo odpadke človeške dejavnosti v surovine, in drugič, zaradi prenosa industrije in kmetijstvo o nanotehnoloških metodah brez odpadkov. Predvideno obdobje izvajanja: sredina 21. stoletja.
V PODROČJA VISOKE TEHNOLOGIJE
Velika podjetja, ki tekmujejo na področju ustvarjanja ultra gostih in ultra hitrih pomnilniških matrik za računalnike, so že danes odprla raziskovalne projekte o uporabi nanotehnologije, ki v tej smeri obetajo, vse do nastanka pomnilnika. celica na en atom. Z uporabo nanomaterialov bo mogoče ustvariti nove vrste zaslonov in televizijskih zaslonov s tridimenzionalnimi slikami. Univerzitetni laboratoriji si prizadevajo ustvariti "večno" baterijo, ki je ne bo treba polniti. V daljni prihodnosti je načrtovana izdelava računalnika s človeško inteligenco. Predvideno obdobje za implementacijo supergostega pomnilnika in »monoatomskih« računalniških celic je druga četrtina 21. stoletja.
Posploševanje in ponavljanje.
Torej fantje, nanosvet smo spoznali na hitro, veliko vaših sošolcev je pripravilo zanimiva poročila. Tisti, ki jih ta tematika zanima, jo lahko še naprej preučujejo sami. Konec koncev nam nanotehnologija le odpira povsem drugačno pot, boljši svet, ki ga lahko približamo le s skupnimi, usklajenimi močmi. Prihodnost pripada nanotehnologiji in znanosti, pri nas in v svetu. ... To je šele začetek!
Zdaj vas, fantje, vabim, da odgovorite na vprašanja kviza. Preizkusite svoje znanje.
(Priloga k lekciji)
Nanotehnologija je naša sedanjost in prihodnost. Verjetno ni niti enega področja človeškega življenja, na katerega ne bi vplivali. Svet nanotehnologije je zanimiv in dostopen ne samo znanstvenikom. Iščite, preberite, analizirajte informacije. Zavesa v čudovitem svetu nanotehnologije je priprta!
IV Domača naloga.
Analiziraj zajeto gradivo.
Poiščite in predstavite primere uporabe nanotehnologije v gerontologiji, kibernetiki, gradbeništvu in arhitekturi.
Uporabljeni materiali in internetni viri
http://www.nanonewsnet.ru/
http://www.nanometer.ru/- stran nanotehnološkega društva "Nanometer"
http://nauka.name/category/nano/- poljudnoznanstveni portal o nanotehnologiji, biogenetiki in polprevodnikih
http://www.nanojournal.ru/
http://kbogdanov1.narod.ru/- »Kaj lahko naredi nanotehnologija?«, popularno znanstveno stran o nanotehnologiji.
4. Pritrditev.
1. Posploševanje in sistematizacija ZUN dijakov.
2. Povzetek lekcije.
5. Povzetek lekcije:
a) ocene za lekcijo,
b) ponovitev §8-11
Diapozitiv 2
nanotehnologija
Nanotehnologija je področje uporabne znanosti in tehnologije, ki preučuje lastnosti predmetov in razvija naprave velikosti reda 10-9 m ali 10 nm. Nanotehnologija je tehnologija za manipulacijo snovi na atomski in molekularni ravni z namenom ustvarjanja nano struktur, nano naprav in materialov s posebnimi lastnostmi. Značilnost nanotehnologije je v tem, da obravnavani procesi in izvedena dejanja potekajo v nanometrskem območju prostorskih lestvic. V tem obsegu velikosti so »surovina« posamezni atomi, molekule, molekularni sistemi. 1 nanometer (nm) je milijarda metra ali milijoninka milimetra. Kaj je NANO?
Diapozitiv 3
Richard Feynman je bil pri izvoru nanotehnologije, predlagal je veliko različnih formulacij. Izraz "nanotehnologija" je prvič uporabil Norio Taniguchi leta 1974; Eric K. Drexler je ta izraz uporabil v 80. letih prejšnjega stoletja, zlasti v svoji knjigi "Machines of Creation: The Era nanotehnologije", ki je izšla leta 1986. Richard Feynman Eric K. Drexler
Diapozitiv 4
Nanotehnologija se danes aktivno ukvarja v približno 50 državah. Vodilne so ZDA, Japonska, Južna Koreja, Nemčija. Rusija se uvršča v drugo deseterico. Toda po številu objav na nanotematiki smo na častnem 8. mestu.
Diapozitiv 5
Nanotehnologija v Rusiji
Proučevanje lastnosti kovin kot nanodelcev Ustvarjanje biočipov in najtanjših filmov Ustvarjanje manipulatorjev najmanjše velikosti
Diapozitiv 6
Nanotehnologija, ki jo uporabljamo v življenju:
Diapozitiv 7
Uporaba nanotehnologije v medicini
Američani so ustvarili material, ki posnema pravo kostno tkivo. Z uporabo metode samosestavljanja vlaken, ki posnemajo naravni kolagen, so nanje »posadili« nanokristale hidroksiapatita. In šele nato so bile na ta "kit" zlepljene lastne kostne celice osebe - tak material se lahko uporablja za nadomestitev kostnih napak po poškodbah ali operacijah.
Diapozitiv 8
Nanotehnologija in moda
Prvič se je v proizvodnji začela uporabljati nanotehnologija modna oblačila pred približno enim letom. Od takrat so nekateri oblikovalci sodelovali z znanstveniki pri izdelavi tako imenovanih "funkcionalnih oblačil". Drugače se bo od tega, kar smo vajeni, ne samo videz, ampak tudi lastnosti tkanine, iz katere je izdelan.
Diapozitiv 9
Ne zahteva pranja. V njem je nemogoče zboleti. Ne dopušča prehajanja škodljivih plinov in ščiti pred sodobno ekologijo 1 m². meter tkanine stane približno 10 tisoč. $
Diapozitiv 10
Računalnik v termo skodelici
Študent oblikovanja Jason Farsai je izdelal računalnik Yuno, vgrajen v termo skodelico za kavo. Programski del tega računalnika za skodelice bo sestavljen iz pripomočkov, ki prikazujejo vreme, prometne razmere, borzne kotacije, E-naslov itd.
Diapozitiv 11
Nokia in strokovnjaki z univerze Cambridge so pred kratkim pokazali zanimivo novost - raztegljiv mobilni telefon Morph, izdelan z uporabo nanotehnologije.
Diapozitiv 12
Tudi sateliti temeljijo na nanotehnologiji
Diapozitiv 13
Nanoroboti in računalniki
Diapozitiv 14
Nanotehnologi se šalijo
Nanounitaz je zmagal na 49. mednarodnem mikrografskem tekmovanju za najbolj ekscentrično dejavnost leta 2005. Skupno je na natečaju sodelovalo več kot 40 del, vendar se je projekt SII NanoTechnology izkazal za najbolj nenavadnega. Takšne uporabe nanotehnologije žirija še ni videla!
Diapozitiv 15
Zaključek: Vpliv nanotehnologije na življenje se obeta univerzalen, zaradi česar se bo spremenilo gospodarstvo in prizadeti bodo vsi vidiki vsakdanjega življenja, dela in družbenih odnosov. Uporaba inovativnih materialov XXI stoletja bo omogočila utelešenje najbolj neverjetnih projektov v resničnost. S pomočjo nanotehnologije bomo lahko prihranili čas, dobili več ugodnosti za nižjo ceno ter nenehno izboljševali raven in kakovost življenja. Kamen spotike sodobne nanotehnologije je nezmožnost množične proizvodnje visokotehnoloških izdelkov. Rezultati, ki kažejo na potencial nanotehnologije, so že doseženi, tehnologije množične proizvodnje pa še ne obstajajo.
Oglejte si vse diapozitive
Namen študija- praktična uporaba nanotehnologija.
Naloge:
Zbirajte in preučite informacije o nanotehnologiji.
Razvijte anketni vprašalnik.
Izvedite anketno anketo med učenci 5, 7, 10 razredov MCOU "Srednja šola Teguldetskaya"
Analizirajte dobljene rezultate, oblikujte zaključke.
Namen dela je prikazati praktično uporabo nanotehnologije.
Cilji:
Za zbiranje in preučevanje informacij o nanotehnologiji.
Za izdelavo vprašalnika.
Opraviti zaslišanje učencev naše šole.
Za analizo rezultatov, do naredite sklep.
Kaj je nanotehnologija?
V zadnjih nekaj desetletjih so bile na področju znanosti in tehnike odkrite nove in naprednejše energetske tehnologije z namenom izboljšanja življenja po vsem svetu. Da bi naslednje tehnologije napredovale pred tehnologijami sedanjega časa, so znanstveniki in inženirji razvili novo področje znanosti, imenovano nanotehnologija.
Nanotehnologija je opredeljena kot znanost in tehnologija razvoja elektronskih vezij in naprav iz posameznih atomov in molekul; ali pa razvojna industrija, ki se ukvarja s stvarmi, manjšimi od 100 nanometrov. Nanometer (nm) je enak milijardenki metra, širok približno tri ali štiri atome. Za primerjavo, povprečna širina človeškega lasu je približno 80.000 nanometrov, velikost enega delca pa je široka približno 100 nanometrov. Predponanano- izvira iz grške besedenanos- pomeni "škrat". Znanstveniki so prvotno uporabljali predpono za označevanje nečesa zelo majhnega, kot je "nanoplankton". Izraz nanotehnologija se pogosto uporablja tudi za opis interdisciplinarnih področij znanosti, ki so namenjena raziskovanju in uporabi fenomenov nanorazsežnosti.
Zgodba.
Zgodovina nanotehnologije se je začela v 50. in 60. letih 20. stoletja, ko je večina inženirjev razmišljala veliko. To je bil čas velikih avtomobilov, velikih letal, velikih svetovnih naftnih tankerjev, velikih nebotičnikov in velikih načrtov za speljevanje ljudi v vesolje. Ogromni nebotičniki, kot je Svetovni trgovinski center, so bili zgrajeni v večjih mestih po vsem svetu. Medtem ko so se drugi raziskovalci osredotočili na ustvarjanje majhnih predmetov. Izum tranzistorja leta 1947 in prvega integriranega vezja leta 1959 sta začela obdobje miniaturne elektronike. Prav te majhne naprave so ustvarile osnovo za nastanek velikih naprav, kot so vesoljske ladje. Po uspešni razcepitvi atoma pred drugo svetovno vojno so fiziki poskušali najti delce, ki sestavljajo atome, in sile, ki jih združujejo v eno. Hkrati so si kemiki prizadevali združiti atome v nove vrste molekul in so imeli velik uspeh pri pretvorbi kompleksnih molekul nafte v vse vrste uporabne plastike.
Nanomateriali.
Nanomateriali so materiali, ki imajo edinstvene lastnosti, lahko prenašajo elektriko in toploto na različne načine, spreminjajo barvo (delci zlata so lahko rdeči, modri, zlati, odvisno od velikosti). Te posebne lastnosti se že uporabljajo za ustvarjanje Mobilni telefoni, računalniški čipi.
Cilj znanstvenikov je z uporabo nanotehnologije ustvariti nove naprave, ki so močnejše, lažje, hitrejše in učinkovitejše.
Nanomedecin.
Nanomedicina je področje medicinskih raziskav, ki želi uporabiti orodja s področja nanotehnologije za zdravje. Znanstveniki pravijo, da se fizikalne, kemične in biološke lastnosti materialov v nanomerilu globalno razlikujejo od lastnosti istih materialov v veliki velikosti (normalna velikost). Nanotehnologija bi lahko na primer zagotovila nove tehnologije za izdelavo zdravil in nove načine dostave zdravil na prej nedostopna mesta v človeškem telesu, s čimer bi razširila njihov potencial. Majhni senzorji, ki diagnosticirajo bolezni v telesu veliko hitreje kot obstoječa diagnostična orodja; to so nekatera obetavna področja raziskav.
Je nanotehnologija dobra ali slaba?
Nanotehnologija ima potencialne koristi za človeštvo, predstavlja pa tudi resne nevarnosti. Nekateri nanomateriali so strupeni za človeške mišice in celice.
Za razliko od največjih delcev lahko nanomateriale absorbirajo mitohondriji celic in celično jedro. Raziskave so pokazale, da lahko nanomateriali povzročijo morebitne mutacije in povzročijo hude strukturne poškodbe mitohondrijev, kar povzroči celo celično smrt. Primerno je natančno preučiti tveganja morebitne toksičnosti nanodelcev in drugih tehnoloških produktov, največja nevarnost pa predstavlja škodljiva ali nerazumna uporaba molekularne proizvodnje.
Kaj je nanotehnologija?
V zadnjih nekaj desetletjih razvoj novih in naprednejših energetskih tehnologij z zmožnostjo izboljšanja življenja povsod svet so bili iskani na področju znanosti in tehnike. Da bi naredili naslednji korak naprej od trenutne generacije tehnologije, znanstveniki in inženirji razvijajo novo področje znanosti, imenovano nanotehnologija.
Nanotehnologija je opredeljena kot znanost in tehnologija gradnje elektronskih vezij in naprav iz posameznih atomov in molekul ali panoga inženiringa, ki se ukvarja s stvarmi, manjšimi od 100 nanometrov. Nanometer (nm) je milijarda metra, približno širina treh ali štirih atomov. Za primerjavo, povprečni človeški lasje so široki okoli 80.000 nanometrov, en sam virusni delec pa je širok približno 100 nanometrov. Predpona nano izvira iz grške besede nanos, kar pomeni "škrat". Znanstveniki so prvotno uporabljali predpono samo za označevanje "zelo majhen", kot v "nanoplanktonu", zdaj pa pomeni milijardo, tako kot milli-pomeni tisočinka in mikro-pomeni milijon.
Izraz nanotehnologija se pogosto uporablja tudi za opis interdisciplinarnih področij znanosti, ki so namenjena preučevanju in uporabi fenomenov nanoskale.
Zgodovina.
Zgodba o nanotehnologiji se začne v petdesetih in šestdesetih letih prejšnjega stoletja, ko je večina inženirjev razmišljala o velikem, ne majhnem. To je bilo obdobje velikih avtomobilov, velikih atomskih bomb, velikih letal in velikih načrtov za pošiljanje ljudi v vesolje. Ogromni nebotičniki, kot je Svetovni trgovinski center, so bili zgrajeni v večjih mestih sveta. Največji naftni tankerji na svetu, ladje za križarjenje, mostovi, meddržavne avtoceste in električne elektrarne so izdelki tega obdobja.
Druge raziskave pa so se osredotočile na zmanjšanje stvari. Izum tranzistorja leta 1947 in prvega integriranega vezja (IC) leta 1959 sta sprožila obdobje miniaturizacije elektronike. Prav te majhne naprave so omogočile velike naprave, kot so vesoljske ladje.
Ko so se inženirji elektronike osredotočili na zmanjšanje stvari, so se inženirji in znanstveniki z drugih področij osredotočili tudi na majhne stvari - atome in molekule. Po uspešni razcepitvi atoma v letih pred drugo svetovno vojno so se fiziki trudili razumeti več o delcih, iz katerih so sestavljeni atomi, in silah, ki jih povezujejo. Hkrati so si kemiki prizadevali združiti atome v nove vrste molekul in so imeli velik uspeh pri pretvarjanju kompleksnih molekul nafte v vse vrste uporabne plastike.
Nanomateriali.
Nanomateriali – materiali z edinstvenimi lastnostmi, ki izhajajo iz njihovih nanosmernih dimenzij – so lahko močnejši ali lažji ali prevajajo toploto ali elektriko na drugačen način. Lahko celo spremenijo barvo; delci zlata so lahko rdeči, modri ali zlati, odvisno od njihove velikosti. Te posebne lastnosti se že uporabljajo na številne načine, na primer pri izdelavi računalniških čipov, CD-jev in mobilnih telefonov. Raziskave postopoma odkrivajo več o nerazširjenem svetu z namenom uporabe nanotehnologij za ustvarjanje novih naprav, ki so hitrejše, lažje, močnejše ali učinkovitejše.
Nanomedicina.
Nanomedcina je področje biomedicinskih raziskav, ki si prizadeva za izboljšanje zdravja uporabiti orodja s področja nanotehnologije. Znanstveniki pravijo, da se fizikalne, kemične in biološke lastnosti materialov na nanomerilu bistveno in dragoceno razlikujejo od lastnosti snovi večjih dimenzij. Nanotehnologija bi lahko na primer zagotovila nove formulacije in nove poti za dostavo zdravil na prej nedostopna mesta v telesu, s čimer bi razširila potencial zdravila. Med obetavna področja raziskav so majhni senzorji, ki zaznajo bolezni v telesu veliko prej kot obstoječa diagnostična orodja in črpajo velikost molekul, ki so implantirane, da dostavijo življenjska zdravila točno tam, kjer so potrebna.
Je nanotehnologija dobra ali slaba?
Nanotehnologija ponuja človeštvu potencialne koristi, prinaša pa tudi resne nevarnosti. Nekateri nanomateriali so se izkazali za strupene za človeško tkivo in celične kulture. Za razliko od velikih delcev lahko nanomateriale absorbirajo celični mitohondriji in celično jedro. Študije so pokazale, da lahko nanomateriali povzročijo potencialno mutacijo DNK in povzročijo velike strukturne poškodbe mitohondrijev, kar povzroči celo celično smrt.
Čeprav nanotehnologija izvira iz petdesetih let prejšnjega stoletja, so se največje spremembe zgodile le v zadnjih nekaj letih. V samo nekaj letih so vlade po vsem svetu začele nove raziskovalne programe.
Naprednejši razvoj nanotehnologije, ki se pričakuje v naslednjih 10 letih, bo najverjetneje vključeval rešitve za popravilo in preureditev živih celic.