Проект по физике на тему: НАНОТЕХНОЛОГИИ
- Ученика 10 класса МБОУ «Сангарской средней школы №1»
- Мазоха Юрия
- Руководитель: учитель физики Денискина Е.В.
- волос
- клетка
- пылевой клещ
- человек
- континент
- Земля
- планеты
- атомы
- НАНОТЕХНОЛОГИИ
- Химия, атомная и ядерная физика
- Биология
- Социальные науки
- Геология
- Астрономия
- Нанотехнологии: место среди других наук
- Можно заставить наномир работать на нас!!!
- 1959 г. Лауреат Нобелевской премии Ричард Фейнман заявляет, что в будущем, научившись манипулировать отдельными атомами, человечество сможет синтезировать все, что угодно. 1981 г. Создание Бинигом и Рорером сканирующего туннельного микроскопа - прибора, позволяющего осуществлять воздействие на вещество на атомарном уровне. 1982-85 гг. Достижение атомарного разрешения. 1986 г. Создание атомно-силового микроскопа, позволяющего, в отличие от туннельного микроскопа, осуществлять взаимодействие с любыми материалами, а не только с проводящими. 1990 г. Манипуляции единичными атомами. 1994 г. Начало применения нанотехнологических методов в промышленности.
- 1. изготовление электронных схем (в том числе и объемных) с активными элементами, размерами сравнимыми с размерами молекул и атомов;
- 2. разработка и изготовление наномашин;
- 3. манипуляция отдельными атомами и молекулами и сборка из них макрообъектов.
- Медицина.
- Эритроциты с приклеенными к ним нанокапсулами, способными прилипать только к определённым типам клеток (больным), доставят эти капсулы клеткам-адресатам.
- Способ доставки наночастиц с лекарствами или фрагментами ДНК (генами) для лечения клеток
- Достижение личного бессмертия людей за счет внедрения в организм молекулярных роботов, предотвращающих старение клеток, а также перестройки и улучшения тканей человеческого организма. Оживление и излечение тех безнадежно больных людей, которые были заморожены в настоящее время методами крионики. Срок реализации: третья - четвертая четверти XXI века.
- Нанотрубки делают полимерные материалы более прочными
- Промышленность.
- Слева - капля не смачивает поверхность, состоящую из нановолосков, и поэтому не растекается по ней. Справа – схематическое изображение поверхности, похожей на массажную щётку; тэта - краевой угол, величина которого говорит о смачиваемости поверхности: чем больше тэта, тем меньше смачиваемость.
- Замена природных производителей пищи (растений и животных) аналогичными функционально комплексами из молекулярных роботов. Они будут воспроизводить те же химические процессы, что происходят в живом организме, однако более коротким и эффективным путем.
- Например, из цепочки "почва - углекислый газ - фотосинтез - трава - корова - молоко" будут удалены все лишние звенья. Останется "почва - углекислый газ - молоко (творог, масло, мясо)". Такое "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.
- Срок реализации – вторая - четвертая четверть XXI века.
- Станет возможным внедрение наноэлементов в живой организм на уровне атомов. Последствия могут быть самыми различными - от "восстановления" вымерших видов до создания новых типов живых существ, биороботов. Срок реализации: середина XXI века.
- Нанотехнологии в криминалистике.
- Отпечаток пальца на бумаге и тот же после контрастирования с помощью золотых наночастиц, прилипших к жирным следам бороздок, оставшимся на бумаге.
- Полное устранение вредного влияния деятельности человека на окружающую среду.
- Во-первых, за счет насыщения экосферы молекулярными роботами-санитарами, превращающими отходы деятельности человека в исходное сырье;
- а во-вторых, за счет перевода промышленности и сельского хозяйства на безотходные нанотехнологические методы. Срок реализации: середина XXI века.
- По-видимому, освоению космоса "обычным" порядком будет предшествовать освоение его нанороботами.
- Огромная армия роботов-молекул будет выпущена в околоземное космическое пространство и подготовит его для заселения человеком - сделает пригодными для обитания Луну, астероиды, ближайшие планеты, соорудит из "подручных материалов" (метеоритов, комет) космические станции.
- Это будет намного дешевле и безопаснее существующих ныне методов.
- Произойдет переход от ныне существующих планарных структур к объемным микросхемам, размеры активных элементов уменьшаться до размеров молекул. Рабочие частоты компьютеров достигнут терагерцовых величин. Получат распространение схемные решения на нейроноподобных элементах. Появится быстродействующая долговременная память на белковых молекулах, емкость которой будет измеряться терабайтами. Станет возможным "переселение" человеческого интеллекта в компьютер. Срок реализации: первая - вторая четверть XXI века.
- матрица гибкого дисплея на основе нанорубок;
- гибкий дисплей с изображением Леонардо де Винчи.
- Нанотехнологии уже давно вокруг нас
Проблемные вопросы. 1. Кто вёл термин Нанотехнологиях? Кто вёл термин Нанотехнологиях? Кто вёл термин Нанотехнологиях? 2. Каков размер нано робота? Каков размер нано робота? Каков размер нано робота? 3. Какой вред принесёт нанотехнологии людям? Какой вред принесёт нанотехнологии людям? Какой вред принесёт нанотехнологии людям? 4. Смогут ли нанотехнологии излечать самые сложные болезни? Смогут ли нанотехнологии излечать самые сложные болезни? Смогут ли нанотехнологии излечать самые сложные болезни? 5. Что будет в будущем? Что будет в будущем? Что будет в будущем?
Термин "нано-технологии" в 1974 году предложил японец Норё Танигути для описания процесса построения новых объектов и материалов при помощи манипуляций с отдельными атомами. Термин "нано-технологии" в 1974 году предложил японец Норё Танигути для описания процесса построения новых объектов и материалов при помощи манипуляций с отдельными атомами. Приставка нано обозначает Приставка нано обозначает =0, одна миллиардная =0, одна миллиардная Первое представление нанотехнологий
Вред нанотехнологий 15 января SA объявила, что искусственно созданные наночастицы могут представлять опасность для здоровья человека, поэтому содержащие их продукты впредь не смогут получать сертификат SA. Это относится в первую очередь к санитарно- гигиеническим и косметическим средствам (солнцезащитной косметике, кремам от морщин), но касается также пищевых продуктов и одежды. 15 января SA объявила, что искусственно созданные наночастицы могут представлять опасность для здоровья человека, поэтому содержащие их продукты впредь не смогут получать сертификат SA. Это относится в первую очередь к санитарно- гигиеническим и косметическим средствам (солнцезащитной косметике, кремам от морщин), но касается также пищевых продуктов и одежды. "Запрещенными" являются материалы, если они содержат частицы размером менее 125 нанометров (нанометр, напомним, - одна миллиардная метра), а также если средний размер их частиц составляет менее 200 нанометров. "Запрещенными" являются материалы, если они содержат частицы размером менее 125 нанометров (нанометр, напомним, - одна миллиардная метра), а также если средний размер их частиц составляет менее 200 нанометров.
Нановзрывчатка Совместная команда ученых из Миссурийского университета (Колумбия) и армии США разработали особую нановзрывчатку, способную порождать сверхзвуковую ударную волну, которая поможет доставлять лекарственные вещества прямо в раковые клетки, не повреждая при этом здоровые клетки организма. Совместная команда ученых из Миссурийского университета (Колумбия) и армии США разработали особую нановзрывчатку, способную порождать сверхзвуковую ударную волну, которая поможет доставлять лекарственные вещества прямо в раковые клетки, не повреждая при этом здоровые клетки организма. Такая взрывчатка помещается в специальный прибор, который можно будет использовать для облегчения доставки лекарственного препарата прямо в раковые клетки или клетки вируса иммунодефицита человека (ВИЧ). Такая взрывчатка помещается в специальный прибор, который можно будет использовать для облегчения доставки лекарственного препарата прямо в раковые клетки или клетки вируса иммунодефицита человека (ВИЧ).
Нанотехнологии - это способы создания наноразмерных структур, которые придают материалам и устройствам полезные, а иногда необыкновенные свойства. Считается, что нанотехнология является ключевой технологией 21- го века и охватывает процессы, происходящие с частицами в десятки тысяч раз меньше миллиметра. Эти частицы называют нанометрами. Для сравнения: сантиметр - сотая доля метра, миллиметр - тысячная. А нано обозначает миллиардную долю. То есть, нанометр - миллиардная часть метра. В нанометрах измеряются молекулы и вирусы. Рождение новой эпохи нанотехнологий многие связывают с 1981 годом - когда немецкие физики Герд Бинниг и Генрих Рорер создали зондовый туннельный микроскоп, позволяющий не только видеть, но и переносить с места на место отдельные атомы. Нанотехнологии - это способы создания наноразмерных структур, которые придают материалам и устройствам полезные, а иногда необыкновенные свойства. Считается, что нанотехнология является ключевой технологией 21- го века и охватывает процессы, происходящие с частицами в десятки тысяч раз меньше миллиметра. Эти частицы называют нанометрами. Для сравнения: сантиметр - сотая доля метра, миллиметр - тысячная. А нано обозначает миллиардную долю. То есть, нанометр - миллиардная часть метра. В нанометрах измеряются молекулы и вирусы. Рождение новой эпохи нанотехнологий многие связывают с 1981 годом - когда немецкие физики Герд Бинниг и Генрих Рорер создали зондовый туннельный микроскоп, позволяющий не только видеть, но и переносить с места на место отдельные атомы.
Государственная корпорация «Российская корпорация нанотехнологий» реализовала в 2010 году проект по созданию цикла научно-популярных лекций«Мир нанотехнологий». Целевой аудиторией данных лекций будут ученики 10-11 классов и педагоги образовательных учреждений.
Основным исполнителем данного проекта является издательство «Бином. Лаборатория знаний», при этом компания «Видикор» (www.vidicor.ru) выполняет функции организатора телемостов и вещания лекций в режиме видеоконференций.
По результатам проекта был выпущен содержащий все материалы проекта.
Наши достижения
Сертификат
Лауреат Нобелевской премии знаменитый физик Р. Фейнман сказал: "Если бы меня спросили, какая область науки может обеспечить нам прорыв в будущее, я бы назвал нанотехнологии".
Нанотехнология - это новое научное направление, родившееся на стыке физики, химии, электронной и компьютерной техники и получившее быстрое развитие в большинстве развитых стран на рубеже XX и XXI веков. Слово “нано” происходит от греческого нáнос (карлик). Из названия следует, что речь идет об объектах с очень маленькими размерами, а именно - измеряемыми в нанометрах (нм). 1 нанометр равен 10 -9 м, размеры такого порядка имеют единичные атомы.
В основе нанотехнологии как интегральной новой науки лежат два изобретения конца XX столетия:
- В 1981 г. Герд Бинниг и Генрих Рорер из исследовательской лаборатории фирмы IBM создали сканирующий туннельный микроскоп, позволивший “увидеть” отдельные атомы;
- В 1986 г. Г. Бинингу удалось не только “увидеть” отдельные атомы, но и «проманипулировать» ими.
Уже тогда авторы этих изобретений предсказали, что “те компании, которые начнут выпускать продукты на основе нанотехнологии, будут иметь экономические перспективы, т.к. размер и объёмы таких производств не могут быть крупными, а само производство дорогим”.
Электронное образование для наноиндустрии
Интернет-олимпиада «Нанотехнологии – прорыв в Будущее»
Ежегодно совместно с рядом партнёров МГУ им. М. В. Ломоносова проводит традиционную олимпиаду школьников , студентов, аспирантов и молодых ученых в области наносистем, наноматериалов и нанотехнологий "Нанотехнологии - прорыв в Будущее! ". Все материалы, связанные с олимпиадой представлены на сайте http://nanometer.ru/ .
Олимпиада направлена на повышение качества образования широких слоев общества в сфере нанотехнологий и мотивацию талантливой молодежи к развитию дальнейшей карьеры в наноиндустрии в Российской Федерации. Тематика заданий олимпиады включает в себя элементы химии, физики, математики, биологии, медицины, наук о материалах, в приложении к достижениям и современным тенденциям развития нанотехнологий, методы исследования наноматериалов и наносистем.
В рамках олимпиады издательство «БИНОМ. Лаборатория знаний» и Факультет наук о материалах МГУ им. М. В. Ломоносова провели ставший уже традиционным конкурс миниэссе "Лаборатория знаний" . Условия участия в конкурсе и списки победителей вы можете посмотреть .
Видеолекции «Мир нанотехнологий»
Целью таких лекций является разъяснение основных понятий и терминов, раскрывающих наиболее перспективные области использования и направления развития нанотехнологий. Знакомство с современными отечественными и зарубежными достижениями в этой сфере поможет мотивировать молодежь к выбору карьеры в области нанотехнологий и производства наноматериалов, что создаст условия воспроизводства молодых кадров наноиндустрии.
Вышли из печати:
Авторы: Рубин А. Б. Первый год издания: 2011 Практикум по курсу «Нанобиотехнологии» разработан сотрудниками кафедры биофизики и биоинженерии биологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова. Включает описание современных приборов (атомно-силовая микроскопия, конфокальная микроскопия, лазерная интерференционная микроскопия, спектроскопия КР и ЭПР) и методов моделирования, а также цикл лабораторных работ, посвященных применению наноструктур (квантовые точки, коллоидные частицы, липосомы) как для повышения эффективности биологического исследования, так и для обучения основам нанобезопасности. |
Авторы: Гриднев С. А., Калинин Ю. Е., Ситников А. В., Стогней О. В. Первый год издания: 2011 Изучение нелинейных явлений в многокомпонентных гетерогенных системах, находящихся в аморфном, нано- и микрокристаллическом состояниях, способствует установлению физической природы многих происходящих в них явлений и совершенствованию существующих теоретических положений, а следовательно, и разработке новых материалов, обладающих комплексом уникальных физических свойств. Для успешного решения этих задач большое значение имеет знание особенностей пространственного расположения атомов в аморфных, нано- и микрокристаллических твердых телах и многокомпонентных гетерогенных системах, основных механизмов электронного транспорта в гетерогенных системах металл–диэлектрик и механизмов формирования магнитной анизотропии в нанокомпозитах ферромагнетик–диэлектрик, магнитоэлектрических явлений в системах ферромагнетик–пьезоэлектрик, рассмотренных в этой книге. Для специалистов в областях химии, физики и материаловедения. |
Авторы: Андриевский Р. А. Первый год издания: 2011 В монографии изложены современные тенденции в наноструктурном материаловедении, сформулированы нерешенные проблемы. Cистематизированы многочисленные данные о влиянии размерных эффектов и поверхностей раздела на физико-химические, физические и механические свойства наноматериалов, обобщены и проанализированы сведения о термической, радиационной, деформационной и коррозионной стабильности. Описаны основные особенности наиболее характерных наноматериалов на основе титана, кремния, их сплавов и соединений. Для научных работников, преподавателей, инженеров, аспирантов и студентов, специализирующихся в области нанотехнологии и наноматериалов. |
Авторы: Головин Ю. И. Первый год издания: 2011 Основные идеи и принципы нанонауки и нанотехнологий изложены в этой книге доступно для понимания школьников, учителей, инженерно-технических работников смежных отраслей, представителей социально-гуманитарных профессий различных специальностей, которые в ближайшем будущем могут столкнуться с нанотехнологиями в своих предметных областях или на бытовом уровне. В книге систематизированы нанообъекты, методы их получения и исследования, описаны магистральные направления развития науки о наноструктурах и важнейшие сферы применения нанопродуктов: наноэлектроника, наноматериалы, аэрокосмическая техника, медицина и здравоохранение, оборона и национальная безопасность, потребительские товары. Обсуждаются морально-этические проблемы и социально-экономические последствия нанореволюции. |
Авторы: Деффейс К., Деффейс С. Первый год издания: 2011 В данном красочном издании собраны точные и удивительно красивые изображения структур разнообразных объектов наномира. Некоторые из них представляются очень простыми, другие же, напротив, весьма сложны. Однако во всех случаях мы видим странные и интересные объекты, иллюстрирующие строение веществ на атомарном уровне. Предлагаемые структуры позволяют читателю оценить неожиданные возможности «наноархитектуры» и уловить взаимосвязь между особенностями строения и известными физико-химическими свойствами веществ. Более того, читатель сам может легко убедиться, насколько условны представления о простоте или сложности, особенно когда речь идет о биологических соединениях или о кристаллических решетках с несколько необычными свойствами симметрии. Все иллюстрации снабжены короткими рассказами, написанными на высоком научном уровне. Для широкого круга читателей. Книга может использоваться также и школьными педагогами в качестве учебного пособия, например, по химии и физике, так как ее чтение не требует специальных знаний, кроме самых общих представлений о кристаллической решетке, атомах и химических связях |
Авторы: Хартманн У. Первый год издания: 2010 В книге в доступной форме излагаются вопросы, связанные с историческим развитием и современным применением нанотехнологии в различных областях - электронике, медицине, биотехнологии, точной механике и оптике, автомобильной индустрии, энергетике. Рассматриваются социоэкономические последствия и этические аспекты внедрения нанотехнологии в жизнь современного общества. Для студентов, изучающих дисциплины, связанные с применением нанотехнологии, преподавателей соответствующих специальностей, а также для широкого круга читателей, интересующихся новейшими достижениями в науке и технике. |
Авторы: под ред. Ю. Д. Третьякова Первый год издания: 2009 Издание представляет собой альбом научных фотографий, полученных методами оптической, растровой и просвечивающей электронной микроскопии, в основном, сотрудниками химического факультета, факультета наук о материалах МГУ им. М. В. Ломоносова и ИОНХ им. Н. С. Курнакова РАН за последние несколько лет. Фотографии классифицированы по разделам, отражающим основные области научных интересов авторов данной книги и имеющим отношение к разработкам в области нанотехнологий. Отдельная глава, материал для которой предоставлен компанией НТ-МДТ, демонстрирует возможности методов сканирующей зондовой микроскопии. Для широкого круга читателей, интересующихся последними достижениями в современных областях химии, физики и материаловедения. |
Авторы: Евдокимов А. А. /под ред. Сигова А. С. Первый год издания: 2010 Представлены описания лабораторных работ для студентов 2-3 курсов, обучающихся по специальности "Нанотехнологии в электронике". В ходе выполнения работ студенты ознакомятся с некоторыми методами получения наночастиц и нанокомпозитов, приобретут навыки работы с объектами нанометрового размера и овладеют современными физико-химическими методами исследования. Каждый цикл работ предваряется теоретическим введением, которое может играть роль краткого конспекта лекций. Для студентов, аспирантов, докторантов, преподавателей классических, педагогических и технологических университетов, а также широкого круга специалистов, работающих над проблемами разработки и применения нанотехнологий. |
Авторы: Старостин В. В. Первый год издания: 2010 Даются основные понятия о нанотехнологии и нанообъектах, приводятся сведения о характерных особенностях и свойствах наночастиц. Рассмотрены функциональные и конструкционные материалы (фуллерены, углеродные нанотрубки, ленгмюровские молекулярные пленки) и их применение. Значительное внимание уделяется методам получения наночастиц и упорядоченных наноструктур, приводятся результаты искусственного наноформообразования, описаны методы зондовой нанотехнологии, пучковые и другие новые методы нанолитографии. Для студентов и аспирантов высших учебных заведений, специализирующихся по направлению «Нанотехнология». |
Авторы: Рыжонков Д. И., Лёвина В. В., Дзидзигури Э. Л. Первый год издания: 2010 Рассмотрены различные методы получения ультрадисперсных (нано-) материалов - механические, физические, химические, биологические. Обобщены современные представления об электрических, магнитных, тепловых, оптических, диффузионных, химических и механических свойствах наноматериалов. Подчеркнута и продемонстрирована зависимость этих свойств от структуры материала и геометрических размеров наночастиц. Значительное внимание уделено вопросам хранения и транспортировки наноматериалов. Для студентов, обучающихся по специальностям «Физико-химия процессов и материалов», «Наноматериалы», «Порошковая металлургия, композиционные материалы, покрытия», преподавателей, аспирантов, слушателей курсов повышения квалификации. |
Авторы: Шишкин Г. Г., Агеев И. М. Первый год издания: 2011 В учебном пособии излагаются физические и технологические основы наноэлектроники, в том числе принципы функционирования и характеристики наноэлектронных устройств на базе квантово-размерных структур: резонансно-туннельных, одноэлектронных и спинтронных приборов. Рассматриваются особенности квантовых компьютеров, электронных устройств на сверхпроводниках, а также приборов нанобиоэлектроники. Каждая глава снабжена контрольными вопросами и заданиями для самоподготовки. Для студентов технических вузов, аспирантов, преподавателей и практических специалистов в области электроники. |
Авторы: Мелихов И. В. Первый год издания: 2006 В книге собраны и обобщены некоторые экспериментальные результаты изучения состояния и свойств твердого вещества в процессе его выделения из пересыщенной среды, а также при последующем хранении и использовании. Рассмотрены следующие вопросы: стадия зарождения твердых тел, рост частиц фазообразующего вещества, стадия агломерации, спонтанное упорядочивание вещества, отклик твердого вещества на внешние воздействия, теоретические модели эволюционного процесса. Последние приобрели актуальность в связи с развитием нанотехнологии, где используются вещества, состоящие из частиц нанометрового диапазона. Раскрыты все этапы и поддерживающие их инструментальные платформы микропрограммного конструирования алгоритмически ориентированных сверхпараллельных битпотоковых субпроцессоров. |
Авторы: Алакоз Г. М., Котов А. В., Курак М. В., Попов А. А., Сериков А. П. Первый год издания: 2010 В книге обобщен опыт создания и применения отечественных бит-потоковых технологий, для распространения которых в области супрамолекулярных и нано-метровых вычислителей достаточно заменить инициализацию инструкций инструктированным синтезом реализующих их устройств. Раскрыты все этапы и поддерживающие их инструментальные платформы микропрограммного конструирования алгоритмически ориентированных сверхпараллельных битпотоковых субпроцессоров. Книга рассчитана на научных работников, инженеров и менеджеров, работающих над созданием технотронных комплексов, определяющих облик высоких технологий XXI века. Она может быть полезной студентам различных специальностей для углубленного изучения методов и средств создания информационных технологий. |
Авторы: Акуленок М. В., Андреев В. М. и др. / под общ. ред. Коркишко Ю. Н. Первый год издания: 2011 Разделение данной книги на 2 тома обусловлено большим объемом материала, касающегося интегральных микро- и нанотехнологий; при этом каждый из томов представляет вполне cамостоятельный интерес. Во втором томе изложены технологические и конструктивные основы и особенности методов формирования и «сухого» травления на поверхности подложки тонких слоев и локальных областей проводящих, диэлектрических и полупроводниковых материалов в условиях уменьшения размеров элементов до нанометрового диапазона для интегральных технологий микро- и наноэлектроники, оптоэлектроники, микросистемной техники. Рассматриваются эпитаксиальные процессы, процессы вакуум-термического и ионно-плазменного осаждения, ионного, ионно-химического и плазмохимического травления, термического окисления, методы легирования термической диффузией и ионной имплантацией, а также процессы фотолитографии. Для студентов и аспирантов высших учебных заведений, специализирующихся в области микро- и наноэлектроники, микроэлектромеханических систем, физики твердого тела, материаловедения. Книга может быть полезна инженерно-техническим работникам соответствующих областей. |
Цель исследования- практическое применение нанотехнологии.
Задачи:
Собрать и изучить информацию о нанотехнологиях.
Разработать анкету опроса.
Провести анкетирование среди учащихся 5,7,10 классов МКОУ «Тегульдетская СОШ»
Проанализировать полученные результаты, сформулировать выводы.
The aim of the work is to show the practical use of nanotechnology.
Objectives:
To collect and study information about nanotechnology.
To work out a questionnaire.
To carry out interrogation of students from our school.
To analyze the results, to make the conclusion.
Что такое нанотехнология?
За несколько прошедших десятилетий были найдены новые и более продвинутые энергетические технологии в области науки и инженерии с целью улучшения жизни во всем мире. Чтобы заставить следующие технологии пойти вперед технологий текущего времени, ученые и инженеры развивали новую область науки под названием нанотехнология.
Нанотехнология определяется, как наука и технология разработки электронных схем и устройств из отдельных атомов и молекул; или отрасль разработок, которая имеет дело с вещами меньше, чем 100 нанометров. Нанометр (нм) равняется одной миллиардной части метра, примерная ширина трех или четырех атомов. Для сравнения– средняя ширина человеческого волоса приблизительно 80,000 нанометров, а величина одной частицы составляет приблизительно 100 нанометров в ширину. Приставка
nano
- возникла от греческого слова
nanos
- означая "карлик ". Первоначально учёные использовали приставку, чтобы обозначить что-то очень маленькое, например «нанопланктон». Термин «нанотехнология» также часто используется для описания междисциплинных областей науки, посвященных исследованию и использованию явления наноразмера.
История.
История нанотехнологии началась в 50-ых и 60-ых годах 20 века, когда большинство инженеров мыслило масштабно. Это было время больших автомобилей, больших самолетов, больших мировых нефтяных танкеров, больших небоскребов и больших планов относительно отправления людей в космос. Огромные небоскрёбы, такие как Всемирный торговый центр были построены в главных городах мира. В то время как другие исследователи сосредоточились на создании мелких предметов. Изобретение транзистора в 1947 году и первой интегральной схемы в 1959 году начало эру электроники в миниатюре. Именно эти мелкие устройства создали основу для возникновения больших устройств, таких как космические корабли. После успешного расщепления атома перед Второй мировой войной, физики попытались найти частицы, из которых сделаны атомы, и силы, которые соединяют их в одно. В то же самое время химики работали над тем, чтобы объединить атомы в новые виды молекул и имели большой успех в преобразовании сложных молекул нефти во все виды пригодной пластмассы.
Наноматериалы.
Наноматериалы-это материалы, которые обладают уникальными способностями.Они могут пропускать электричество и тепло разными способами, менять цвет (частицы золота могут быть красными, синими, золотыми в зависимости от их размера). Эти особенные свойства уже используются для создания мобильных телефонов, компьютерных чипов.
Цель учёных использовать нанотехнологии для создания новых приборов, которые будут прочнее, легче, быстрее и эффективнее.
Наномедецина.
Наномедицина - область медицинского исследования, которое стремится использовать инструменты из области нанотехнологий для здоровья. Ученые говорят о том, что физические, химические, и биологические свойства материалов в наноразмере глобально отличаются от свойств тех же материалов в крупном размере (в обычном размере). Например, нанотехнология могла бы обеспечить новые технологии изготовления лекарств и новые пути доставки лекарства в ранее недоступные места в теле человека, таким образом, расширяя их потенциал. Маленькие датчики, которые диагностируют болезни в теле намного быстрее, чем существующие диагностические инструменты; это одни из многообещающих областей исследования.
Нанотехнологии это хорошо или плохо?
Нанотехнологии представляют потенциальную пользу для человечества, но также приносят серьёзные опасности. Некоторые наноматериалы являются токсичными для мышц и клеток человека.
В отличие от крупнейших частиц, наноматериалы могут быть поглощены митохондриями клеток и клеточного ядра. Исследования показали, что наноматериалы могут привести к потенциальной мутации и вызвать серьезные структурные повреждения митохондрий, в результате чего даже гибели клетки. Уместно внимательно изучить риски возможной токсичности наночастиц и других продуктов технологии, наибольшая опасность исходит от вредоносного или неразумного использования молекулярного производства.
What is Nanotechnology?
Over the past few decades, the development of new and more advanced energy technologies with the capability of improving life all over the world have been sought in the fields of science and engineering. In order to make the next leap forward from the current generation of technology, scientists and engineers have been developing a new field of science called Nanotechnology.
Nanotechnology is defined as the science and technology of building electronic circuits and devices from single atoms and molecules, or the branch of engineering that deals with things smaller than 100 nanometers. A nanometer (nm)is one billionth of a meter, roughly the width of three or four atoms. For scale comparison, the average human hair is about 80,000nanometers wide, and a single virus particle is about 100 nanometers in width. The prefix nano-comes from the Greek word nanos, meaning “dwarf”. Scientists originally used the prefix just to indicate “very small”, as in “nanoplankton”, but it now means one-billionth, just as milli-means one –thousandth, and micro-means one-millions.
The term Nanotechnology is also often used to describe the interdisciplinary fields of science devoted to the study and use of nanoscalephenomena.
History.
The story of nanotechnology begins in the 1950s and 1960s, when most engineers were thinking big, not small. This was the era of big cars, big atomic bombs, big jets, and big plans for sending people into outer space. Huge skyscrapers, like the World Trade Centre were built in major cities of the world. The world’s largest oil tankers, cruise ships, bridges, interstate highways, and electric power plants are all products of this era.
Other researches, however, focused on making things smaller. The invention of the transistor in 1947 and the first integrated circuit (IC) in 1959 launched an era of electronics miniaturization. It was these small devices that made large devices, such as spaceships, possible.
As electronics engineers focused on making things smaller, engineers and scientists from other fields also turned their focus to small things-atoms and molecules. After successfully splitting the atom in the years before World War II, physicists struggled to understand more about the particles from which atoms are made, and the forces that bind them together. At the same time, chemists worked to combine atoms into new kinds of molecules, and had great success converting the complex molecules of petroleum into all sorts of useful plastics.
Nanomaterials.
Nanomaterials-materials having unique properties arising from their nanoscale dimensions- can be stronger or lighter, or conduct heat or electricity in a different way. They can even change colour; particles of gold can appear red, blue or gold, depending on their size. These special attributes are already being used in a number of ways, such as in the manufacture of computer chips, CDs and mobile phones. Researches are progressively finding out more about the nonascale world of aim to use nanotechnologies to create new devices that are faster, lighter, stronger or more efficient.
Nanomedicine.
Nanomedcine is an area of biomedical research that seeks to use tools from the field of nanotechnology to improve health. Scientists say that the physical, chemical, and biological properties of materials at the nanoscale differ in fundamental and valuable ways from the properties of larger-sized matter. For example, nanotechnology could provide new formulations and new routes to deliver drugs to previously inaccessible sites in the body, thereby broadening a drug’s potential. Tiny sensors that detect diseases in the body far earlier than existing diagnostic tools, and pumps the size of molecules implanted to deliver lifesaving medications precisely where they are needed, are among the promising areas of research.
Is nanotechnology good or bad?
Nanotechnology offers potential benefits to mankind, but also brings severe dangers. Some nanomaterials have proved toxic to human tissue and cell cultures. Unlike large particles, nanomaterials may be absorbed by cell mitochondria and the cell nucleus. Studies have demonstrated that nanomaterials may cause potential DNA mutation and induce major structural damage to mitochondria, even resulting in cell death.
Although nanotechnology dates from the 1950s, the biggest changes have occurred in just the past few years. In the space of just a few years governments around the world have launched new research programs.
The more advanced nanotechnology developments expected in the next 10 years will most likely include solutions to repair and rearrange living cells.
Министерство общего и профессионального образования Ростовской области
государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Ростовской области
«Тарасовский многопрофильный техникум»
Учебный проект
по теме: « Влияние нанотехнологий на развитие будущего»
Руководитель работы:
Барсова Т.Н.
преподаватель Технологии
п. Тарасовский
2017 г.
Содержание
Введение………………………………………………………………………3
Возникновение нанотехнологий…………………………………………….4
Нанотехнологии в России……………………………………………………5
Область применения нанотехнологий……………………………………….7
Будущее нанотехнологий, проблемы и перспективы………………………9
Анализ …………………...12
Заключение…………………………………………………………………...13
Список используемой литературы………………………………………….14
Введение
Наш век современных нанотехнологий не стоит на месте, поэтому ежедневно происходят новые открытия.
Актуальность данной темы обусловлена значимостью нанотехнологий в нашей жизни и мировом обществе и влияние нанотехнологий на развитие будущего.
Нанотехнологии - ключевое понятие начала XXI века, символ новой, научно-технической революции. Это "самые высокие" технологии, на развитие которых ведущие экономические державы тратят сегодня миллиарды долларов.
По прогнозам ученых, нанотехнологии в XXI веке произведут такую же революцию в манипулировании материей, какую в ХХ веке произвели компьютеры в манипулировании информацией.
Среди наиболее вероятных научных прорывов эксперты называют значительное увеличение производительности компьютеров, восстановление человеческих органов с использованием вновь воссозданной ткани, получение новых материалов, созданных напрямую из заданных атомов и молекул, а также новые открытия в химии и физике.
Цели и задачи работы:
Раскрыть понятие нанотехнологии, изучить направления науки.
Изучить историю возникновения нанотехнологии
Проанализировать использование свойств объектов и материалов
Изучить основные задачи нанотехнологии
Изучить применение нанотехнологии в жизни человека
Провести анализ положительных и отрицательных воздействий данной технологии при использовании их в строительстве, машиностроении, энергетике, в атомной и электропромышленности.
Возникновение нанотехнологий
Первое упоминание методов, которые впоследствии будут названы нанотехнологией, связывают с выступлением Ричарда Фейнмана «Там внизу много места» , сделанным им в 1959 году на котором он предположил, что возможно механически перемещать одиночные атомы, при помощи манипулятора соответствующего размера, по крайней мере, такой процесс не противоречил бы известным на сегодняшний день физическим законам.
Нанотехнологии - технология объектов, размеры которых порядка 10 -9 м (атомы, молекулы). Процессы Нанотехнологии подчиняются законам квантовой механики.
Задачи нанотехнологии
Важнейшая задача нанотехнологии – конструирование, создание, синтез материалов и объектов с заранее заданными свойствами. Установление зависимости физико-химических свойств от размера наночастицы или количества атомов в ней одной из основных задач нанотехнологии.
Следующий этап нанотехнологии – целенаправленное создание не материалов, а готовой продукции с принципиально новыми качественными характеристиками и назначением.
Нанотехнологии в России
На сегодняшний момент Россия не является безусловным лидером в области нанотехнологии. Доля на мировом рынке российского «нано» пока очень мало и составляет – всего 0,07 процента. Это объясняется множеством причин. Прежде всего, недостаточным финансированием этой области, нехваткой квалифицированных специалистов.
Пальма первенства принадлежит двум странам: США и Японии. Это неудивительно, поскольку первой активно вкладывать средства в развитие данной области науки начала Япония, затем в гонку за мировое лидерство в области нанотехнологии включилась США, за ними страны Европы. Китай, в последнее время поражающий мир в различных областях, тоже наращивает обороты. Россия же совсем недавно включилась в эту «гонку». Следующим шагом было подписание 24 апреля 2007 года Президентом РФ президентской инициативы «Стратегии развития наноиндустрии».
Модернизация российской экономики невозможна без подъема отечественной науки. Сегодня для большинства людей «нанотехнологии» – это такая же абстракция, как и ядерные технологии в 30-е годы прошлого века. Однако нанотехнологии уже становятся ключевым направлением развития современной промышленности и науки.
19 июля 2007 года для « реализации государственной политики в сфере нанотехнологий, развития инновационной инфраструктуры в сфере нанотехнологий, реализация проектов создания перспективных нанотехнологий и наноиндустрии» была создана государственная корпорация «Роснано».
В ноябре 2007 года на деятельность Корпорации Правительством Российской Федерации выделено 130 млрд. рублей, которые были внесены в уставный капитал « Роснано».
На сегодняшний день в корпорации сосредоточены одни из лучших специалистов страны, которые должны наладить взаимовыгодное сотрудничество между наукой, бизнесом и государством.
8 октября 2008 года было создано «Нанотехнологическое общество России», в задачи которого входит « просвещение российского общества в области нанотехнологий и формирование благоприятного общественного мнения в пользу нанотехнологического развития страны».
Для реализации приоритетных направлений науки 18 марта 2010 года президент РФ Дмитрий Медведев объявил о строительстве российской «силиконовой долины» в Сколково. Глава государства отметил, что этот комплекс будет создан для работы в области пяти приоритетных направлений модернизации – это энергетика, информационные технологии, телекоммуникации, биомедицинские технологии, ядерные технологии.
Область применения нанотехнологий
Наноматериалы в строительстве
Наноматериалы для строительства, автономные источники энергии на мощных солнечных батареях, нанофильтры для очистки воды и воздуха.
Добавление наночастиц (в том числе углеродных нанотрубок) в бетон делает его в несколько раз прочнее.
Для защиты зданий от огня нанотехнологий предлагают как новые негорючие материалы (например, изоляцию кабелей, содержащую наночастицы глины), так и «умные» сети сверхчувствительных нанодатчиков возгорания.
Что же касается домашней техники - холодильников, телевизоров, сантехники, осветительных приборов, кухонного оборудования - здесь поле приложений для нанотехнологий неисчерпаемо.
Наноматериалы в промышленности
В настоящий момент наноматериалы являются наименее токсичными и наиболее биосовместимыми с живой клеткой (человека, растения, животного). Производимые наноматериалы находят применение в любой отрасли:
топливной (топливные катализаторы, повышение октанового числа);
косметической (обогащение микроэлементами, бактерицидные свойства);
текстильной, обувной (бактерицидные и целебные свойства одежды и обуви);
лакокрасочной (бактерицидные лаки и краски, особые покрытия);
кожевенной (противогрибковая обработка кожи);
медицинской (медпрепараты нового поколения, нановитаминные комплексы микроэлементов);
в агропромышленном комплексе (наноудобрения, кормовые добавки, хранение продукции) и т.д.
Наномедицина и химическая промышленность
Направление в современной медицине основанное на использовании уникальных свойств наноматериалов и нанообъектов для отслеживания, конструирования и изменения биологических систем человека на наномолекулярном уровне.
ДНК-нанотехнологии - используют специфические основы молекул ДНК и нуклеиновых кислот для создания на их основе четко заданных структур.
Промышленный синтез молекул лекарств и фармакологических препаратов четко определенной формы (бис-пептиды).
Военные нанотехнологии.
Пожалуй, самым первым фактом применения нанотехнологии в военных целях следует считать исследование образца дамасской стали (известной своей высочайшей прочностью). После травления поверхности образца металла в соляной кислоте исследователи обнаружили нитеобразные объекты нанометровых поперечных размеров
При детальном изучении поверхности оказалось, что это многослойные углеродные нанотрубки, к тому же заполненные внутри цементитом - карбидом железа Fe 3 C, обладающим очень высокой твердостью.
Создание различного рода защитных средств - одно из направлений военных исследований в области нанотехнологий.
Будущее нанотехнологий: проблемы и перспективы
Нанотехнологии и наноустройства являются закономерным шагом на пути совершенствования технических систем. В настоящее время на рынке продаются только скромные достижения нанотехнологии, вроде самоочищающихся покрытий и упаковок, позволяющих дольше сохранять свежими продукты питания. Однако ученые предсказывают триумфальное шествие нанотехнологий в недалеком будущем.
По прогнозам американской ассоциации National Science Foundation, объем рынка товаров и услуг в мире с использованием нанотехнологий в ближайшие 10-15 лет может вырасти до 1 трлн. долларов:
В сфере здравоохранения - нанотехнологий может позволить увеличить продолжительность жизни, расширить физические возможности человека;
В фармацевтической отрасли около половины всей продукции будет зависеть от нанотехнологий;
В химической промышленности наноструктурные катализаторы уже применяются при производстве бензина и в других химических процессах;
В транспортной промышленности нанотехнологии и наноматериалы позволят создавать более легкие, надежные и безопасные автомобили;
В сельском хозяйстве и в сфере защиты окружающей среды применение нанотехнологий может увеличить урожайность сельскохозяйственных культур, обеспечить более экономичные способы фильтрации воды.Это позволит снизить загрязнение окружающей среды и сэкономить значительные ресурсы.
Предполагается, что нанотехнологии позволят решить энергетические проблемы посредством применения более эффективного освещения, топливных элементов, водородных аккумуляторов, солнечных элементов, распределения источников энергии и децентрализации производства.
Ученые утверждают, что исследования в области нанотехнологий и других областях должны быть остановлены до того, как это навредит человечеству.
Страхи перед нанотехнологиями начали появляться с 1986 года после выхода в свет "Машин созидания" Дрекслера, где он не только нарисовал утопическую картину нанотехнологического будущего, но и затронул "обратную сторону" этой медали.
Одну из проблем, которая представлялась ему наиболее серьезной, он назвал "проблемой серой слизи". Ее опасность в том, что нанороботы, вышедшие из под контроля в результате случайной или намеренной порчи систем управления, могут начать копировать самих себя до бесконечности, потребляя в качестве строительного материала все на своем пути, включая леса, заводы, домашних животных и людей. Расчёт показывает, что теоретически такой наноробот со своим потомством окажется в состоянии переработать всю биомассу Земли за считанные часы.
На сегодняшний день также остро встают следующие вопросы:
Способна ли образовательная система обучить достаточно квалифицированных специалистов в области нанотехнологии?
Может ли снижение стоимости продукции благодаря нанотехнологиям сделать их легкодоступными для террористов?
Каким будет эффект от вдыхания некоторых веществ, которые в настоящее время формируются в молекулярном масштабе?
Что случится, если в окружающую среду будет выпущено большое количества наноматериала, начиная от компьютерных чипов и заканчивая краской для самолетов? Не будут ли наноматериалы вызывать аллергию?
Не приведет ли вторжение наночастиц в наши тела к непредсказуемым последствиям?
Эти и другие вопросы, стоящие сегодня перед исследователями, действительно очень актуальны и важны. В гонке нанотехнологий ученые должны взять на себя всю полноту ответственности за жизнь и здоровье других людей, чтобы не оказаться беззаботными фанатиками, не утруждая себя размышлениями о возможных трагических последствиях и катастрофах.
Анализ положительных и отрицательных воздействий
Польза:
Нанотехнологии помогут создать новое поколение лекарств. Многие неизлечимые болезни будут побеждены.
На основе нанотехнологий будут созданы новые образцы вооружений, новые системы защиты, что улучшит обороноспособность страны.
Благодаря развитию нанотехнологий произойдет революция в компьютерных технологиях.
Нанотехнологии позволят решить энергетические проблемы, их внедрение позволит более эффективно использовать традиционные и откроет путь к новым источникам энергии.
Вред:
Нанотехнологии станут причиной новых болезней, от которых не спасут даже новые "нанолекарства".
Новое вооружение на основе нанотехнологий может попасть в руки террористов, что приведет к хаосу и войне.
Разработка наносенсоров, нанодатчиков и прочих систем отображения и передачи информации в итоге поставит крест на неприкосновенности частной жизни.
Развитие индустрии производства наноматериалов приведет к еще более серьезному загрязнению окружающей среды.
Заключение
1. Нанотехнологии - символ будущего, важнейшая отрасль, без которой немыслимо дальнейшее развитие цивилизации.
2.Возможности использования нанотехнологий практически неисчерпаемы - начиная от микроскопических компьютеров, убивающих раковые клетки, и заканчивая автомобильными двигателями, не загрязняющими окружающую среду.
3. В настоящее время нанотехнология - это весьма обширная область исследований, включающая в себя целый ряд направлений физики, химии, биологии, электроники, медицины и других наук.
4. Нанотехнологии на сегодняшний день находятся в младенческом возрасте, тая в себе огромный потенциал. В дальнейшем ученым предстоит решить множество вопросов, связанных с нанонаукой, и постигнуть ее глубочайшие тайны. Но, несмотря на это, нанотехнологии уже оказывают очень серьезное влияние на жизнь современного человека.
5. 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.
Список используемой литературы
Альтман Ю.Р. Военные нанотехнологии.//-М.: Техносфера 2012-416 с.
Балабанов, В.И. Нанотехнологии. Наука будущего. /В.И. Балабанов. - М.: Эксмо, 2008. - 256 с.
Баллюзек Ф. В., Сенте Л. «Нанотехнологии» - М.: 2011 -132 с.
Разумовская И.В. «Нанотехнология» // - М.: 2010-154 с.
Рыбалкина, М. Нанотехнологии для всех. /М. Рыбалкина. - М.: Nanotechnology News Network, 2010. - 444 с.
Третьяков Ю.Д. (Под ред.). М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. «Нанотехнологии. Азбука для всех»
Пул, Ч. Нанотехнологии. / Ч. Пул, Ф. Оуэне. - М.: Техносфера, 2006. - 260 с.
