Азбука для всех 'Мыслитель' Родена

Человеку, особенно не искушенному в научных изысканиях, свойственно верить в чудеса. Сейчас нанотехнологии рассматриваются как своеобразная чудодейственная панацея от всех проблем, стоящих перед Человечеством. Исследовательские работы последних 10-15 лет действительно открыли важную роль нанотехнологий в различных областях науки и техники (информационных технологиях, медицине, физике, химии, материаловедении, биологии, экологии и т.д.). Произошла своеобразная революция. Лучшим символом идеи универсального получения наноматериалов можно считать демона Максвелла - гипотетического существа, которое способно сортировать молекулы или атомы и собирать из таких своеобразных кирпичиков любой материал с любыми свойствами.

Сейчас очень много говорят о НАНОРОБОТАХ подобных демону Максвелла искусственных машинах небольшого размера, которые, как предполагают, могут делать все. Структура «квантовая изгородь»

Такие наноструктуры можно рассматривать в качестве особого состояния вещества. Наноматериалы характеризуются несколькими основными чертами, ставящими их вне конкуренции по сравнению с другими материалами, находящими практическое использование в деятельности человека.

  • Структура «квантовая изгородь», полученная с помощью сканирующей зондовой микроскопии.
  • Во-первых, все наноматериалы действительно состоят из очень мелких составных частей, которые нельзя увидеть невооруженным глазом. Кроме того, ничтожный размер наноустройств позволяет им проникать в любые труднодоступные участки человеческого тела или макромашин.
  • Во-вторых, наноматериалы обладают большой удельной площадью поверхности, ускоряющей взаимодействие между ними и средой, в которую они помещены. Наночастицы также могут переносить на себе лекарства, программируемо доставляя их к заранее выбранной цели, например, к раковой опухоли.
  • В-третьих, наноматериалы уни кальны тем, что в них вещество находится в особом, «наноразмерном» состоянии.

фуллерен

  • Компьютерная модель комплекса фуллерена
Характерной особенностью наночастиц является также отсутствие структурных дефектов. Это делает, в частности, полупроводниковые наночастицы идеальными элементами совершенных энергосберегающих лазерных и светоизлучающих элементов. А индивидуальные углеродные нанотрубки обладают прочностью, в десятки раз превышающей прочность лучшей стали. Гагарин Ю.А.

Человек расширяет сферу знаний и интересов во всех направлениях, и как Юрий Гагарин стал первым покорителем макрокосмоса, так и изобретатель первого микроскопа Левенгук оказался первопроходцем микромира. Типичные нанообъекты в сотни и тысячи раз меньше бактерий, которые наблюдал Левенгук. Они во столько же раз меньше нас с вами, во сколько раз человеческое тело меньше планеты Земля.

Многие фундаментальные исследования, без которых было бы немыслимо развитие современных нанотехнологий, проводились на протяжении десятилетий научными школами академиков В.А.Каргина, П.А.Ребиндера, Б.В.Дерягина и особенно Нобелевского лауреата Ж.И. Алферова. Несомненно,чрезвычайно важным для своего времени Учебник по коллоидной химии В. Оствальдадостижением является создание и внедрение в атомнуюэнергетикуоригинальных технологий получения ультрадисперсных (нано-) порошков, выполненное группой советских ученых под руководством И.Д.Морохова, а т акже оригинальные исследования академика И.И. Моисеева и М.Н. Варгафтика по созданию гигантских кластеров палладия, ядро которых насчитывает 561 атомметалла. Систематическое изучение частиц малых размеров началось с развития коллоидной химии.

  • Учебник по коллоидной химии В. Оствальда

Коллоидные системы

Именно коллоидные системы (золи, коллоидные растворы, прямые и обращенные мицеллы, жидкие кристаллы, адсорбционные слои, пленки Лэнгмюра-Блоджетт, мини- и микроэмульсии) можно назвать прямыми предшественниками наносистем.

   Наиболее часто встречаются коллоидные системы, формируемые в результате гидрофильных/гидрофобных взаимодействий. В этом случае молекулы, формирующие нанообъект, должны являться амфифильными, то есть иметь неполярный или гидрофобный «хвост» и полярную «головку», обладающую гидрофильными свойствами. В воде гидрофобные части таких молекул стремятся объединиться, формируя неполярный «островок» в полярном растворителе. Наиболее выраженными амфифильными свойствами обладают молекулы и ионы «поверхностно-активных веществ», (ПАВ). Примером ПАВ может служить додецилсульфат натрия (C12H25SO4Na+) — один из наиболее распространенных компонентов моющих средств. Именно на этом принципе построены природные нанореакторы и наноконтейнеры.

В этот же период были предприняты попытки создания молекулярных переключателей и измерения электропроводности отдельных молекул, продемонстрирован полевой транзистор на углеродной нанотрубке, продолжены исследования по самосборке молекул на металлической поверхности.

  • Углеродные нанотрубки

Институт нанотехнологий

   Даже в трудные 90-е годы фундаментальные исследования, вносившие несомненный вклад в развитиенанотехнологий, не прекращались в России. В 1996 г. по инициативе Просвечивающий электронный микроскоп TitanМ.А.Ананяна был организован Институт нанотехнологий, а в 2001 г. концерн «Наноиндустрия». Некоторые академические, вузовские и отраслевые лаборатории были быстро переориентированы на исследования в области нанотехнологий и наноматериалов, хотя большинство из них по-прежнему не располагало и до сих пор не располагает необходимым современным оборудованием. Достаточно сказать, что современный электронный микроскоп высокого разрешения стоит свыше 5 млн долларов.

  • Просвечивающий электронный микроскоп Titan

      Сейчас нанотехнологии уже становятся ключевым направлением развития современной промышленности и науки...   Оценки ученых говорят о том, что изделия с применением нанотехнологии войдут в жизнь каждого — без преувеличения — человека, позволят сэкономить невозобновляемые природные ресурсы...». 18 апреля 2007 г. во время визита В.В.Путина в Курчатовский институт было прямо заявлено, что нанотехнологии могут стать «ключевым элементом в создании новейших современных и сверхэффективных вооружений, как наступательных, так и оборонительных».

У Ч Е Н Ы Е    Д Е Т Я М

Занимательные нанотехнологии

Как работает электронный нос? Сколько наноавтомобильчиков поместится на одном квадратном миллиметре? Что такое эффект лотоса? Для чего нужна самосборка и что там самособирается? Чем занимается умная пыль? Что можно услышать по нанорадио? ......................................

Об этом и многом другом будет рассказано в лекции "Занимательные нанотехнологии"