Informativni projekt iz fizike na temu: „nanotehnologije. Istraživački rad "nanotehnologija u našim životima" Projekt fizike o nanotehnologiji

Uvod
1.Povijest razvoja nanotehnologije
2.Nanotehnologija u medicini
3. Voronješka regija na čelu nanoistraživanja
3.1 Sveučilišta regije Voronjež i njihov razvoj u području nanotehnologije
3.2 Industrija nanotehnologije u regiji Voronjež
3.3 Nanoproizvodi za masovnog potrošača
Zaključak
Književnost
"Dolje ima dosta mjesta"
— Richard Feynman

Uvod
Područje znanosti i tehnologije pod nazivom nanotehnologija, kao i odgovarajuća terminologija, pojavila se relativno nedavno. Međutim, njezini izgledi su toliko grandiozni za našu civilizaciju da je potrebno naširoko širiti osnovnu ideju nanotehnologije, posebno među mladima.
Iako je riječ "nanotehnologija" relativno nova, uređaji i strukture nanometarske veličine nisu nove. Zapravo, na Zemlji postoje onoliko dugo koliko postoji i sam život. Mekušci uhu iznutra izrastu u vrlo jaku, prelivenu ljušturu, koja spaja jake nanočestice krede s posebnom mješavinom proteina i ugljikohidrata. Pukotine koje se pojavljuju izvana ne mogu se širiti u sudoperu zbog nanostrukturiranih cigli. Školjke su prirodna demonstracija da strukture formirane od nanočestica mogu biti puno jače od materijala homogenog volumena.
Ne zna se točno kada su ljudi prvi put počeli iskorištavati prednosti materijala nanorazmjera. Postoje dokazi da su u četvrtom stoljeću naše ere rimski staklari pravili staklo koje je sadržavalo metalne nanočestice. U Britanskom muzeju nalazi se predmet iz tog doba pod nazivom Likurgova čaša. Zdjela koja prikazuje smrt kralja Likurga izrađena je od stakla na bazi soda vapna koje sadrži nanočestice srebra i zlata. Boja posude mijenja se iz zelene u tamnocrvenu kada se u nju stavi izvor svjetlosti. Ogromna raznolikost prekrasnih boja vitraža u srednjovjekovnim hramovima objašnjava se prisutnošću metalnih nanočestica u staklu.
Brzi razvoj nanotehnologija na svjetskoj razini govori o njihovoj velikoj važnosti u razvoju civilizacije. Nanotehnologija će radikalno promijeniti sve sfere ljudskog života. Na njihovoj osnovi mogu se stvarati roba i proizvodi čija će uporaba revolucionirati čitave sektore gospodarstva.
Teško je precijeniti važnost razvoja nanotehnologija! To znači da je potrebno sve što se tiče nanotehnologije proučavati već na školskoj razini. Pusti to osnovna razina od studiranje fizike u srednjoj školi daje samo 2 sata tjedno, a svaki zainteresirani učenik razumije da to nije dovoljno – interes za postavljeni problem ne slabi.

1. Danas koncept nanotehnologije čvrsto ulazi u naše živote, a davne 1959. poznati američki teoretski fizičar Richard Feynman rekao je da postoji “nevjerojatno složen svijet malih oblika, a jednog dana (na primjer, 2000.) ljudi će biti iznenađeni jer prije 1960. nitko nije ozbiljno shvaćao istraživanje ovoga svijeta.”
Djedom nanotehnologije može se smatrati grčki filozof Demokrit. Prije 2400 godina prvi je put upotrijebio riječ "atom" da opiše najmanju česticu materije.
1905. – Švicarski fizičar Albert Einstein objavio je rad u kojem je dokazao da je veličina molekule šećera otprilike 1 nanometar.
1931. - Njemački fizičari Max Knoll i Ernst Ruska stvorili su elektronski mikroskop koji je po prvi put omogućio proučavanje nano-objekata.
1959. - Američki fizičar Richard Feynman prvi je objavio rad u kojem se procjenjuju izgledi za minijaturizaciju. Osnovni principi nanotehnologije izneseni su u njegovom legendarnom predavanju “Ima puno prostora na dnu” koje je održao na Kalifornijskom institutu za tehnologiju. Feynman je znanstveno dokazao da, sa stajališta temeljnih zakona fizike, nema prepreka stvaranju stvari izravno iz atoma. Tada su se njegove riječi činile fantastičnima samo iz jednog razloga: još nije postojala tehnologija koja bi omogućila rad na pojedinačnim atomima (to jest, identificirati atom, uzeti ga i staviti na drugo mjesto). Kako bi potaknuo zanimanje za ovo područje, Feynman je ponudio nagradu od 1000 dolara prvoj osobi koja je napisala stranicu iz knjige na glavici pribadače, što je, usput rečeno, urodilo plodom već 1964. godine.
1968 - Alfred Cho i John Arthur, zaposlenici znanstvenog odjela američke tvrtke Bell, razvili su teorijske osnove površinska nanotretman.
1974. - Japanski fizičar Norio Taniguchi uveo je riječ "nanotehnologija" u znanstvenu cirkulaciju, sugerirajući da bi se tako trebali nazvati mehanizmi veličine manje od 1 mikrona.
1981. - Njemački fizičari Gerd Binnig i Heinrich Rohrer stvorili su skenirajući tunelski mikroskop - uređaj koji vam omogućuje da utječete na materiju na atomskoj razini. Četiri godine kasnije dobili su Nobelovu nagradu.
1985. - Američki fizičari Robert Curl, Harold Kroto i Richard Smalley razvijaju tehnologiju za precizno mjerenje objekata promjera od jednog nanometra.
1986. - Stvoren je mikroskop atomske sile koji, za razliku od tunelskog mikroskopa, omogućuje interakciju s bilo kojim materijalima, a ne samo s vodljivim.
1986. – Nanotehnologija je postala poznata široj javnosti. Američki futurist Eric Drexler objavio je knjigu u kojoj je predvidio da će se nanotehnologija uskoro početi ubrzano razvijati.
1989. - Donald Aigler, zaposlenik IBM-a, izložio je ime svoje tvrtke s atomima ksenona.
1998. - Nizozemski fizičar Seez Dekker stvorio je nanotranzistor.
2000. - Američka administracija objavila je "Nacionalnu nanotehnološku inicijativu" (National Nanotechnology Initiative). Tada je iz američkog saveznog proračuna izdvojeno 500 milijuna dolara. 2002. iznos odobrenih sredstava je povećan na 604 milijuna dolara. 2003. Inicijativa je zatražila 710 milijuna dolara, a 2004. američka vlada odlučila je povećati sredstva za znanstvena istraživanja u ovom području kako bi 3,7 milijardi dolara tijekom četiri godine. Sveukupno, globalna ulaganja u nano u 2004. bila su oko 12 milijardi dolara.
2004. - Američka administracija podržala je "Nacionalnu inicijativu za nanomedicinu" kao dio Nacionalne inicijative za nanotehnologiju.
Takva me kronologija događaja nije mogla ne zainteresirati, te sam u ovom izvještaju pokušao prikazati činjenice i događaje koji su me zanimali iz ugla ravnodušnog školarca koji shvaća da budućnost pripada novim tehnologijama.

2. Brzi razvoj nanotehnologija uvjetovan je i potrebama društva u brzoj obradi golemih količina informacija.
Danas je napredak u području nanotehnologije povezan s razvojem nanomaterijala za zrakoplovnu, automobilsku i elektroničku industriju.
No postupno se medicina sve češće spominje kao perspektivno područje primjene nanotehnologije. To je zbog činjenice da Moderna tehnologija omogućuje rad s materijom u mjerilu koja se donedavno činila fantastičnom - mikrometar, pa čak i nanometar. Upravo su te dimenzije karakteristične za glavne biološke strukture - stanice, njihove sastavne dijelove (organele) i molekule.

Danas možemo govoriti o nastanku novog smjera - nanomedicine. Po prvi put ideju o korištenju mikroskopskih uređaja (roboti-manipulatora) u medicini izrazio je 1959. R. Feynman. Manipulatori otvaraju najšire mogućnosti za oživljavanje bolesnih stanica tijela, pa tako i ljudske, što već neki vizionari smatraju prigodom za konačno stjecanje besmrtnosti. No, postoji i vrlo negativna mogućnost daljnjeg razvoja nanotehnologije: posebice, ako je kontrola manipulatora u rukama odabranih ljudi, moć tih ljudi nad svima ostalima bit će neograničena.
Danas smo još uvijek prilično daleko od mikrorobota koji je opisao Feynman, sposobnog za Krvožilni sustav uđite u srce i tamo izvršite operaciju na zalistku. No, tijekom proteklih nekoliko godina, njegovi prijedlozi su se približili stvarnosti. Suvremene primjene nanotehnologije u medicini mogu se podijeliti u nekoliko skupina:
. Nanostrukturirani materijali, uključujući površine s nanoreljefom, membrane s nanorupama;
. Nanočestice (uključujući fulerene i dendrimere);
. Mikro- i nanokapsule;
. Nanotehnološki senzori i analizatori;
. Medicinske primjene skenirajućih sondnih mikroskopa;
. Nanoalati i nanomanipulatori;
. Mikro- i nanouređaji različitog stupnja autonomije.
Najsvjetliji i najjednostavniji primjer uporabe nanotehnologije u medicini i kozmetici je obična otopina sapuna koja ima učinak pranja i dezinfekcije. U njemu nastaju nanočestice, micele su čestice dispergirane Zola faze (koloidne otopine), okružene slojem molekula ili iona dispergiranog medija. Sapun je čudo nanotehnologije koje je već bilo takvo kada nitko nije sumnjao u postojanje nanočestica. Međutim, ovaj nanomaterijal nije glavni za razvoj modernih nanotehnologija u zdravstvu i kozmetologiji.

Još jedna drevna primjena nanotehnologije u kozmetologiji bila je činjenica da su boje koje su australski Aboridžini koristili za nanošenje svijetlih ratnih boja, kao i boja za kosu starogrčkih ljepotica, također sadržavale nanočestice koje su pružale vrlo dugotrajan učinak bojanja. Sada razgovarajmo o razvoju nanotehnologije.

U prvoj fazi razvoja nanotehnologije prednost su davali uređaji za sondnu mikroskopiju. Ovi uređaji su poput očiju i ruku nanotehnologa. U 21. stoljeću nanotehnologija će ući u sva područja ljudskog života. To je nova riječ u znanosti, nove mogućnosti, nova kvaliteta i standard života. Brzi razvoj nanotehnologija na svjetskoj razini njihov je veliki značaj u razvoju civilizacije. Nanotehnologije i nanoinženjering su daleko najperspektivniji smjer u razvoju ruske i strane znanosti. Nanomaterijali su izazvali pravi iskorak u mnogim industrijama i prodiru u sve sfere našeg života.
Na njihovoj osnovi mogu se stvarati dobra i proizvodi čija će uporaba modernizirati čitave sektore gospodarstva. Među objektima koje ćemo moći vidjeti u bliskoj budućnosti su nanosenzori za identifikaciju toksičnog otpada iz kemijske i biotehnološke industrije, lijekovi, kemijska ratna sredstva, eksplozivi, patogeni mikroorganizmi, kao i filteri nanočestica i drugi uređaji za čišćenje namijenjeni uklanjanju ili ih neutralizirati.. Još jedan primjer obećavajućih nanosustava u bliskoj budućnosti su električni kablovi s ugljičnim nanocijevkama, koji će provoditi struju visokog napona bolje od bakrenih žica, a pritom će imati pet do šest puta manju težinu.
Nanomaterijali će značajno smanjiti troškove automobilskih katalitičkih pretvarača koji čiste ispušne plinove od štetnih nečistoća, jer se mogu koristiti za smanjenje potrošnje platine i drugih vrijednih metala koji se koriste u tim uređajima za 15-20 puta. Postoje svi razlozi vjerovati da će nanomaterijali pronaći široka primjena u industriji rafiniranja nafte i u novim područjima bioindustrije kao što su genomika i proteomika.

Gledajući u daleku budućnost, može se pretpostaviti da nanotehnologije mogu pružiti osobi fizičku besmrtnost zbog činjenice da nanomedicina može beskrajno regenerirati umiruće stanice. Kad smo kod medicine... Neprepoznatljivo će se promijeniti. Prvo, nanočestice se mogu koristiti u medicini za preciznu dostavu lijekova i kontrolu brzine kemijskih reakcija. Nanokapsule s identifikacijskim oznakama moći će isporučiti lijekove izravno u navedene stanice i mikroorganizme, moći će pratiti i prikazati stanje pacijenta, pratiti metabolizam i još mnogo toga. To će omogućiti učinkovitiju borbu protiv raka, virusnih i genetskih bolesti. Zamislite da ste dobili gripu (a ni ne znate da ste je još dobili). Sustav umjetno pojačanog imuniteta odmah će reagirati, deseci tisuća nanorobota počet će prepoznavati (u skladu sa svojom internom bazom podataka) virus gripe i za nekoliko minuta nećete imati niti jedan virus u krvi! Ili imate ranu aterosklerozu, umjetne stanice počinju čistiti vaše krvne žile mehaničkim i kemijskim sredstvima. Drugo, moguće je stvoriti liječnike nanorobote koji bi bili sposobni "živjeti" unutar ljudskog tijela, eliminirajući sva oštećenja koja nastaju ili sprječavajući njihovu pojavu. Dosljedno provjeravanje i, ako je potrebno, “ispravljanje” molekula, stanicu po stanicu, organ po organ, nanomstrojevi će vratiti zdravlje svakom pacijentu, a zatim jednostavno spriječiti bilo kakve bolesti i patologije, uključujući i genetske. Teoretski, to će omogućiti osobi da živi stotinama, možda tisućama godina. Treće, bit će moguće brzo analizirati i modificirati genetski kod, jednostavan dizajn aminokiselina i proteina te stvaranje novih vrsta lijekova, proteza i implantata. U ovom području brojni istraživači već testiraju različite nanomaterijale na kompatibilnost sa živim tkivima i stanicama.

Danas možemo samo maštati o nanorobotima, ali, unatoč tome, već imamo značajan napredak u tom području. Dakle, nanočestice određenih tvari mogu poslužiti kao "nanoroboti". Na primjer, srebro. Utvrđeno je da su nanočestice srebra tisuće puta učinkovitije u borbi protiv bakterija i virusa od iona srebra.
Kao što je eksperiment pokazao, zanemarive koncentracije nanočestica uništile su sve poznate mikroorganizme (uključujući i virus AIDS-a) a da nisu bile konzumirane. Osim toga, za razliku od antibiotika koji ubijaju ne samo štetne viruse, već i stanice zahvaćene njima, učinak nanočestica je vrlo selektivan: djeluju samo na viruse, a stanica nije oštećena! Činjenica je da se ljuska mikroorganizama sastoji od posebnih proteina, koji, kada su oštećeni nanočesticama, prestaju opskrbljivati bakteriju kisikom. Nesretni mikroorganizam više ne može oksidirati svoje “gorivo” – glukozu – i umire, ostavljen bez izvora energije. Virusi, koji uopće nemaju ljusku, također dobivaju svoje kada naiđu na nanočesticu. Ali ljudske i životinjske stanice imaju više “visokotehnoloških” zidova, a nanočestice ih se ne boje. Trenutno su u tijeku istraživanja o mogućnostima korištenja nanočestica srebra u farmaceutskim pripravcima.

Primjerice, tvrtka Helios proizvodi pastu za zube Witch Doctor s nanočesticama srebra, koja učinkovito štiti od raznih infekcija. Također, male koncentracije nanočestica se dodaju nekim kremama iz serije “elitne” kozmetike kako bi se spriječilo njihovo propadanje tijekom korištenja. Aditivi nanočestica srebra koriste se kao antialergijski konzervans u kremama, šamponima, kozmetici za šminkanje itd. Kada se koristi, također se opaža protuupalni i ljekoviti učinak.
Nanočestice mogu zadržati svoja baktericidna svojstva dugo vremena nakon nanošenja na mnoge tvrde površine (staklo, drvo, papir, keramika, metalni oksidi itd.). To omogućuje stvaranje visoko učinkovitih dugotrajnih dezinfekcijskih aerosola za kućnu upotrebu. Za razliku od izbjeljivača i drugih kemijskih dezinficijensa, aerosoli na bazi nanočestica su netoksični i ne štete zdravlju ljudi i životinja.

Prema časopisu Scientific American, medicinski uređaji veličine poštanske marke pojavit će se u bliskoj budućnosti. Bit će dovoljno staviti ih na ranu. Ovaj uređaj će samostalno provesti test krvi, odrediti koje lijekove koristiti i ubrizgati ih u krv. Treba napomenuti da je pojava visokih tehnologija, zbog njihove visoke cijene, u zdravstvo uvela niz novih problema, uključujući moralne i etičke vezane uz dostupnost i dostupnost medicinskih usluga za opću populaciju. Ipak, koliko god se razvijala znanstvena i tehnička osnova medicine, glavni čimbenici u ozdravljenju bolesnika uvijek su bili i ostat će stručna osposobljenost, etičke i ljudske kvalitete liječnika.

3. U opći razvoj nanotehnologije su izrađivali i izrađuju ruski znanstvenici. Jedna od vodećih regija Rusije u nanoistraživanju je regija Voronjež. Danas ima određeni potencijal u području nanoindustrije - to su istraživački razvoji sveučilišta u regiji Voronjež i niz inovativnih projekata i tehnološki razvoj industrijskih poduzeća. Sektorski prioriteti regije koncentrirani su na industriju energije i goriva, izradu instrumenata i elektronike te zrakoplovnu industriju.

3.1 Regija Voronjež ima visok industrijski potencijal, a trećina stanovništva Voronježa ima visoko obrazovanje. Grad se smatra intelektualnim središtem regije Central Chernozem. Vodeća sveučilišta u regiji - Voronješko državno sveučilište, Voronješko državno tehničko sveučilište i niz drugih - uspješno provode istraživanja i razvoj u području nanomaterijala i nanoelektronike. Inovacijski projekti Poduzeća u Voronježu također imaju tehnološki razvoj, gdje se najveća pozornost posvećuje obećavajućem radu na termoelektričnosti i stvaranju baze elemenata na bazi silicijevih nanokristala poput brkova, kao i na druge srodne teme. Stoga, CJSC Voronezh Engineering and Technology Center zajedno s Voronješkim državnim tehničkim sveučilištem uspješno sudjeluju u istraživanju i razvoju za razvoj visoko učinkovite nanokompozitne solarne ćelije. Tehnopark Sodruzhestvo provodi projekt “Razvoj tehnološke opreme za proizvodnju smjese koja sadrži fuleren, nanovlakna i nanocijevi”. Stvaraju se razvojni centri nanoindustrije uz sudjelovanje visokotehnoloških poduzeća i sveučilišta u regiji. Među tim centrima možemo izdvojiti: Centar Fonon na temelju OJSC NPO RIF Corporation i Industrial Nanotechnologies na temelju Cosmos-Oil-Gas LLC.

Industrijska poduzeća u području nanotehnologije najveću pažnju posvećuju razvoju u sljedećim područjima: termoelektričnost, razvoj elementarne baze na bazi silicijevih nanokristala poput brkova itd. Stvaraju se mala inovativna poduzeća specijalizirana za razvoj nanotehnologije.
Na temelju razvoja VSU-a stvorena je LLC zaštita od korozije LLC koja promovira nova tehnologija premazivanje nanostruktura cinka. JSC "Rikon" također radi u tom smjeru, stvorivši temeljno nove kondenzatore koristeći fulerene.

ZAO Voronješki inženjerski i tehnološki centar, zajedno s Voronješkim državnim tehničkim sveučilištem, bavi se istraživanjem i razvojem za razvoj visoko učinkovite nanokompozitne solarne ćelije. Tehnopark Sodruzhestvo provodi projekt “Razvoj tehnološke opreme za proizvodnju smjese koja sadrži fuleren, nanovlakna i nanocijevi”.

Kemičari s Voronješkog državnog agrarnog sveučilišta izumili su izdržljivi kućni filter za vodu, za koji tvrde da nema analoga u svijetu. Osnova filtera, na čijoj su izradi radili zaposlenici VGAU i tvrtke "Akva", temelji se na nanotehnologijama. Prema riječima voditelja projekta, voditelja Kemijskog laboratorija Tehnološko-roboslovnog fakulteta Ivana Gorelova, sinteza filtarskog materijala napravljena je od nanočestica silicijevog dioksida, ugljika i srebra. Prethodno se pripremaju kao sirovine, zatim se sjedinjuju u strogim omjerima, suše u granule i peku na temperaturi od 1000ºS bez kisika.

Prema znanstvenicima, jedinstvenost novog filtera, osim u korištenju nanočestica, leži iu tome što uklanja umjetne nečistoće – prvenstveno spojeve željeza, naftne derivate, kao i ione teških metala (olovo, živa, cink). , kadmij, bakar). Prirodno mineralni sastav voda ostaje nepromijenjena.
Nanokompozit, koji se isporučuje s filterom našeg dizajna, ima univerzalna svojstva. U suhom stanju može apsorbirati pare benzena, toluena, heksana, acetona, kao i dim. Stoga se može koristiti, primjerice, u zaštitnim uređajima za hitne slučajeve za zaštitu spasilačkog osoblja i za zaštitu radnika u industriji boja i lakova.
Za filtere su već pokazali interes kupci iz Europe i Azije. Industrijska linija za njihovu proizvodnju na bazi VGAU bit će puštena u rad početkom 2013. godine. Stvaraju se razvojni centri nanoindustrije uz sudjelovanje visokotehnoloških poduzeća i sveučilišta u regiji.

3.2 Trenutno u regiji posluje 14 poduzeća i organizacija u nanotehnološkoj industriji: Voronezhsintezkauchuk OJSC, NPO RIF Corporation OJSC, VZPP-S OJSC, KBKhA OJSC, Sozvezdie Concern OJSC, Voronjež Državno sveučilište, Voronješko državno tehničko sveučilište, Komnet LLC, Vodmashoborudovaniye Plant OJSC, itd. U regiji se već provodi oko 20 industrijskih projekata u području nanoindustrije. I samo Voronezh State University ima oko 30 projekata u fazi razvoja.
Glavna područja primjene istraživanja i razvoja nanoindustrije Voronješke regije su sljedeća područja:
. Nanotehnologije u energetici i industriji goriva. Poduzeća i organizacije regije Voronjež provode projekte usmjerene na industrijsku proizvodnju polisilicija za solarne baterije, termoelektričnih materijala za poboljšanje energetske učinkovitosti strojeva i mehanizama i nanomodifikacije vrsta goriva i tekućina na tržištu.
. Nanotehnologije u izradi instrumenata i elektronici. Razvoj u području nanoindustrije regije Voronjež usmjeren je na razvoj i proizvodnju skenirajućih elektronskih i atomskih mikroskopa, mikrosklopova, tiskanih ploča i kabela s petljom.
. Nanotehnologije u zrakoplovnoj industriji. U okviru ove industrije u regiji Voronjež, poduzeća i organizacije u području nanotehnologije provode pilot ispitivanja i pripremaju proizvodnju otpornih na toplinu i drugih nanomodificiranih kompozita, temeljno novih materijala za raketnu znanost i industriju zrakoplova.
. Nanotehnologije u strojarstvu. U određenoj industriji, poduzeća i organizacije nanoindustrije Voronješke regije rade na proizvodnji sustava za stvaranje nanomaterijala.
. Nanotehnologije u medicini. Poduzeća i organizacije nanoindustrije regije Voronjež provode projekte usmjerene na stvaranje novih metoda liječenja i dijagnosticiranja pacijenata. Značajan dio obećavajućih projekata usmjeren je na stvaranje tehnologija za zamjenu uvoza stranih lijekova.
. Nanotehnologije u industriji građevinskih materijala. U građevinarstvu posljednjih godina praktički nije bilo uvođenja novih tehnologija. U međuvremenu, poduzeća i organizacije nanoindustrije regije Voronjež imaju značajan potencijal za razvoj osmišljen kako bi se značajno poboljšala kvaliteta gradnje u regiji i Ruskoj Federaciji.
. Nanotehnologije u prehrambenoj industriji. Relevantni razvoj poduzeća i organizacija nanoindustrije regije Voronjež su tehnologije pročišćavanja vode, modifikacija prehrambenih proizvoda radi poboljšanja njihovih nutritivnih svojstava.

3.3 U regiji Voronjež aktivno se uvode nanoproizvodi koji kvalitativno poboljšavaju zdravstveno stanje stanovnika Voronježa. Primjer su proizvodi tvrtke Nano Hightech, posebno šesterokut izrađen od nanokeramike. Nanokeramika je jedinstveni materijal koji sintetizira nekoliko glavnih komponenti: vulkanske stijene, kamen Kym-Gan, prirodni germanij, titan, pucolan i barodon, zdrobljene na nanomjerne jedinice. Zahvaljujući tome, Nano High-Tech Hanguk Nano Medical Company proizvela je jedinstven proizvod - Nanoceramics (NC). Dobivena sirovina prolazi proces prešanja, kalupljenja i pečenja na temperaturi od 1300°C u električnoj peći. Ispaljeni i polirani šesterokuti se zatim ručno oblikuju u gusta mozaička polja koja se koriste u proizvodnji opreme. Ovaj šesterokut je dizajniran za ublažavanje boli, uklanjanje neugodnih mirisa i strukturnih tekućina.

Kako nas proizvođač uvjerava, on:
. aktivira procese mikrocirkulacije,
. obnavlja poremećenu izmjenu energije,
. ima baktericidna svojstva,
. ubrzava proces zacjeljivanja rana, ogrebotina, modrica, opeklina,
. dugo čuva svježinu proizvoda, uklanja neugodne mirise (kada se Hexagon stavlja u hladnjak, ormar ili cipele),
. pomaže povećati plodnost tla (prilikom zalijevanja napunjenom vodom ili stavljanjem Hexagon u tlo),
. utječe na strukturu tekućina,
. ublažava bol i upalu.
Naravno, nema toliko proizvoda namijenjenih masovnom potrošaču, ali napredak ne miruje i možemo sa sigurnošću pretpostaviti da ćemo u sljedećih 5-10 godina moći vidjeti nove potrošačke proizvode.

Zaključak
Kao što je više puta rečeno, nanotehnologija otvara velike izglede za razvoj novih materijala, unapređenje komunikacija, razvoj biotehnologije, mikroelektronike, energetike i oružja. Među najvjerojatnijim znanstvenim otkrićima stručnjaci navode povećanje performansi računala, obnovu ljudskih organa koristeći novorekreirano tkivo, proizvodnju novih materijala izravno iz zadanih atoma i molekula te pojavu novih otkrića u kemiji i fizici koja mogu imati revolucionarni utjecaj na razvoj civilizacije.
Pretpostavlja se da će nanotehnologija riješiti energetske probleme korištenjem učinkovitije rasvjete, gorivnih ćelija, vodikovih baterija, solarnih ćelija, distribucije izvora energije, decentralizacijom proizvodnje i skladištenja energije kroz kvalitativno nadogradnju elektroenergetskog sustava.
Najvažnije je da koncept "nanotehnologije" ne bi trebao postati rupa iza koje će se skrivati nepošteni znanstvenici, poduzetnici, tvrtke i službenici.
Na tržištu su trenutno samo skromni pomaci u nanotehnologiji, kao što su samočisteći premazi, pametna odjeća i ambalaža koja duže održava hranu svježom. Međutim, znanstvenici predviđaju trijumfalni pohod nanotehnologije u bliskoj budućnosti, na temelju činjenice njezina postupnog prodora u sve industrije.
Kao što je već spomenuto, mogućnosti korištenja nanotehnologije su neiscrpne: od mikroskopskih računala koja ubijaju stanice raka do motora automobila koji ne zagađuju okoliš, no velika obećanja često nose velike opasnosti. Uzmimo, na primjer, dostignuća u području atomske energije i tužne posljedice nesreće u Černobilu ili tragedije Hirošime i Nagasakija. Znanstvenici diljem svijeta danas moraju jasno shvatiti da se takvi “neuspješni” eksperimenti ili nemar u budućnosti mogu pretvoriti u tragediju koja prijeti opstanku cijelog čovječanstva i planeta u cjelini.
S tim u vezi postaje jasno zašto je od same pojave nanotehnologije njezin razvoj kočen strahovima, od kojih neki očito spadaju u kategoriju znanstvene fantastike, ali neki ipak nisu potpuno neutemeljeni.
U bliskoj budućnosti planira se izrada "pametnih" materijala s pamćenjem, materijala koji se samoiscjeljuju, nanorobota koji postoje unutar ljudskog tijela i osiguravaju njegovo normalno funkcioniranje, istraživanje udaljenih područja svemira nanorobotima itd.
Prva predviđanja razvoja nanotehnologije, koja su percipirana kao fantastičan film, opravdana su, i to ispred vremena.
Dakle, primjena nanotehnologija u biofizici prolazi kroz samu početnu fazu svog razvoja. No, unatoč tome, već je danas jasno da će upravo uvođenje nanotehnoloških i biofizičkih metoda u “klasičnu” biologiju omogućiti postizanje najnevjerojatnijih i nevjerojatnih rezultata. Mnogi istraživači čak vjeruju da će biološka vrsta Homo sapiensa biti gotovo potpuno zamijenjena novom biološkom vrstom tijekom sljedećeg stoljeća. Ova će osoba biti složena sinteza genetskih modifikacija i implantacija tehnoloških sustava. Elektroničke komponente postavljene izravno u ljudsko tijelo omogućit će kontinuiranu komunikaciju s mrežama poput Interneta. No, zasad su to samo predviđanja moguće budućnosti, možda udaljenije nego što bismo željeli, ali, ipak, fascinantne svojim fantastičnim mogućnostima.
Dogodio se moj prvi pokušaj da se upoznam s nanotehnologijama i nanoidejama. Potvrdila me u misli o daljnjem proučavanju gradiva iz ovog područja. Siguran sam da, postajući student, ne samo da neću izgubiti zanimanje za postavljeni problem, već ću uložiti sve napore da problem analiziram s novih visina znanja. Uostalom, uvjerenje da su izgledi nanotehnologije grandiozni za našu civilizaciju, za našu budućnost nije samo izvjesnost... To je vjera u znanost, u njezin trijumf! Tehnološka utrka određuje tempo života, a kako bi bili uspješni moderna osobnost, ne trebate samo ići u korak s vremenom, već ga i preduhitriti!

Književnost:
1. Alferov Zh.I., Aseev A.L., Gaponov S.V., Koptev P.S., et al., “Nanomaterials and Nanotechnologies” // Microsystem Engineering. 2003.
2. Balabanov V., “Nanotehnologije. Znanost budućnosti. 2009.
3. Karasev V.A., "Genetski kod: novi horizonti". 2003.
4. Pool Ch., Owens F., "Nanotechnologies" // M. Technosphere. 2004.
5. Rybalkina M., "Nanotehnologije za svakoga". 2005.
6. V. V. Svetukhin, I. V. Razumovskaya, et al., "Uvod u nanotehnologiju. Fizika." 2008.
7. Tretyakov Yu.D., “Nanotehnologije. ABC za sve. 2008.
8. Feynman RP, "There's Plenty of Room at the Bottom", Engineering and Science (California Institute of Technology), veljača 1960., str. 22-36. Ruski prijevod objavljen u Chemistry and Life, br. 12. 2002.
9. Časopis "Ruske nanotehnologije", V.5, br. 1-2. 2010.
10. List "Industrijske vijesti", br.1. 2010.

Posebnost nanotehnologije Referenca za povijest Nanoroboti Opseg nanorobota (trenutačno) Osnove Mikroskopija atomske sile Nanočestice Samosastavljanje nanočestica Napredne znanosti Nanotehnološka industrija Nanotehnologija u medicini Nanotehnološki patenti i ulaganja Američka znanstvena zaklada i njezina ulaganja u nanotehnologiju

Koja je razlika između nanotehnologije i ostalih? Nanotehnologija je interdisciplinarno područje temeljne i primijenjene znanosti i tehnologije koje se bavi kombinacijom teorijske opravdanosti, praktičnih metoda istraživanja, analize i sinteze, kao i metoda za proizvodnju i korištenje proizvoda zadane atomske strukture kontroliranom manipulacijom pojedinačni atomi i molekule. Često korištena definicija nanotehnologije kao skupa metoda za rad s objektima manjim od 100 nanometara ne opisuje točno kako predmet tako i razliku između nanotehnologije i tradicionalnih tehnologija. znanstvene discipline Nanotehnologije se kvalitativno razlikuju od tradicionalnih disciplina, budući da su na takvim skalama uobičajene, makroskopske, tehnologije za rad s materijom često neprimjenjive, a mikroskopski fenomeni, zanemarivo slabi na uobičajenim skalama, postaju mnogo značajniji: svojstva i interakcije pojedinih atoma i molekule ili agregati molekula, kvantni efekti.

Povijesna pozadina Mnogi izvori, prvenstveno na engleskom, prvi spomen metoda koje će kasnije nazvati nanotehnologija povezuju sa slavnim govorom Richarda Feynmana koji je održao 1959. godine na Kalifornijskom institutu za tehnologiju na godišnjem sastanku Američkog fizikalnog društva . Richard Feynman je sugerirao da bi bilo moguće mehanički pomicati pojedinačne atome, koristeći manipulator odgovarajuće veličine, barem takav proces ne bi bio u suprotnosti s danas poznatim fizikalnim zakonima. Predložio je da se ovaj manipulator učini na sljedeći način. Potrebno je izgraditi mehanizam koji bi stvorio vlastitu kopiju, samo red veličine manju. Stvoreni manji mehanizam mora opet stvoriti svoju kopiju, opet za red veličine manju, i tako sve dok dimenzije mehanizma ne budu razmjerne dimenzijama reda jednog atoma. Istovremeno će biti potrebno izvršiti promjene u strukturi ovog mehanizma, budući da će sile gravitacije koje djeluju u makrokozmosu imati sve manji utjecaj, a sile međumolekularnih interakcija i van der Waalsove sile sve će više utjecati na rad mehanizma. Posljednja faza rezultirajućeg mehanizma će sastaviti svoju kopiju od pojedinačnih atoma. U principu, broj takvih primjeraka je neograničen, to će biti moguće kratko vrijeme stvoriti bilo koji broj takvih strojeva. Ovi će strojevi moći sastavljati makrostvare na isti način, sastavljanjem atom po atom. To će stvari pojeftiniti za red veličine, takvim će robotima (nanorobotima) trebati dati samo potreban broj molekula i energije, te napisati program za sklapanje potrebnih predmeta. Tu mogućnost do sada nitko nije uspio opovrgnuti, ali još nitko nije uspio stvoriti takve mehanizme. Temeljni nedostatak takvog robota je nemogućnost stvaranja mehanizma iz jednog atoma. Izraz "nanotehnologija" prvi je upotrijebio Norio Taniguchi 1974. godine. Taj je pojam nazvao proizvodnjom proizvoda veličine nekoliko nanometara. Središnje mjesto njegova istraživanja bili su matematički izračuni, pomoću kojih je bilo moguće analizirati rad uređaja s dimenzijama od nekoliko nanometara.

Nanoroboti Nanoroboti ili nanoboti su roboti usporedivi po veličini s molekulom (manje od 10 nm), koji imaju funkcije kretanja, obrade i prijenosa informacija, izvršavanja programa. U ovom trenutku (2009.) pravi nanoroboti nisu stvoreni. Neki znanstvenici tvrde da su neke komponente nanorobota već stvorene. Nanoboti koji su sposobni stvoriti svoje kopije, odnosno samoreproducirati, nazivaju se replikatori. Mogućnost stvaranja nanorobota razmatrao je u svojoj knjizi "Strojevi stvaranja" američki znanstvenik Eric Drexler. Ideja o nanorobotima naširoko se koristi u modernoj znanstvenoj fantastici. Druge definicije opisuju nanorobot kao stroj sposoban za točnu interakciju s objektima na nanorazmjeri ili sposoban manipulirati objektima na nanorazmjeri. Kao rezultat toga, čak i veliki uređaji, poput mikroskopa atomske sile, mogu se smatrati nanorobotima, budući da manipulira objektima na nanorazini. Osim toga, čak se i obični roboti koji se mogu kretati s nano-preciznošću mogu smatrati nanorobotima. Nanoroboti su uglavnom u fazi istraživanja i razvoja, međutim, neki primitivni prototipovi molekularnih strojeva već su stvoreni. Na primjer, senzor koji ima prekidač od oko 1,5 nm koji može brojati pojedinačne molekule u kemijskim uzorcima. Prva korisna primjena nanomstrojeva, ako se pojave, planira se u medicinskoj tehnologiji, gdje se mogu koristiti za identifikaciju i uništavanje stanica raka. Također mogu otkriti otrovne kemikalije u okolišu i mjeriti njihovu razinu. Nedavno je sveučilište Rice pokazalo nanouređaje za korištenje u regulaciji kemijskih procesa u modernim automobilima.

Opseg primjene Rana dijagnoza raka i ciljana dostava lijekova u stanice raka Biomedicinska instrumentacija Kirurgija Farmakokinetika Praćenje dijabetičara Proizvodnja uređaja od pojedinačnih molekula molekularnim sastavljanjem pomoću nanorobota prema njegovim crtežima Vojna uporaba kao sredstvo nadzora i špijunaže , kao i oružje Svemirsko istraživanje i razvoj (na primjer, von Neumannove sonde sposobne nositi Gaussov top u niskoj Zemljinoj orbiti)

Mikroskopija atomske sile Jedna od metoda koja se koristi za proučavanje nanoobjekata je mikroskopija atomske sile. Pomoću mikroskopa atomske sile (AFM) ne samo da se mogu vidjeti pojedinačni atomi, već i selektivno utjecati na njih, posebice pomicati atome po površini. Znanstvenici su ovom metodom već uspjeli stvoriti dvodimenzionalne nanostrukture na površini. Na primjer, u IBM-ovom istraživačkom centru, uzastopnim pomicanjem atoma ksenona na površini monokristala nikla, zaposlenici su mogli postaviti tri slova logotipa tvrtke koristeći 35 atoma ksenona. Prilikom izvođenja takvih manipulacija javlja se niz tehničkih poteškoća. Posebno je potrebno stvoriti uvjete ultravisokog vakuuma, potrebno je ohladiti supstrat i mikroskop na ultraniske temperature (4-10 K), površina podloge mora biti atomski čista i atomski glatka, za što posebne metode njegovu pripremu. Supstrat se hladi kako bi se smanjila površinska difuzija taloženih atoma.

Nanočestice Suvremeni trend minijaturizacije pokazao je da tvar može imati potpuno nova svojstva ako se uzme vrlo mala čestica te tvari. Čestice veličine od 1 do 1000 (preko 100 nanometara, nanočestice se mogu nazvati konvencionalno) nanometri se obično nazivaju "nanočestice". Na primjer, pokazalo se da nanočestice nekih materijala imaju vrlo dobra katalitička i adsorpcijska svojstva. Drugi materijali pokazuju nevjerojatna optička svojstva, kao što su ultra-tanki filmovi organskih materijala koji se koriste za izradu solarnih ćelija. Takve baterije, iako imaju relativno nisku kvantnu učinkovitost, jeftinije su i mogu biti mehanički fleksibilne. Moguće je postići interakciju umjetnih nanočestica s prirodnim objektima nanodimenzioniranih proteina, nukleinskih kiselina itd. Pažljivo pročišćene, nanočestice se mogu samoporavnati u određene strukture. Takva struktura sadrži strogo uređene nanočestice i također često izlaže neobična svojstva. Nano-objekti se dijele u 3 glavne klase: trodimenzionalne čestice dobivene eksplozijom vodiča, sinteza plazme, obnavljanje tankog filma itd., dvodimenzionalni filmski objekti dobiveni molekularnim taloženjem, CVD, ALD, taloženjem iona itd. , jednodimenzionalni brkovi objekti, ti se objekti dobivaju metodom molekularnog slojevitosti, uvođenjem tvari u cilindrične mikropore itd. Postoje i nanokompoziti, materijali dobiveni uvođenjem nanočestica u bilo koje matrice. Trenutno se široko koristi samo metoda mikrolitografije koja omogućuje dobivanje ravnih otočnih objekata veličine 50 nm ili više na površini matrica, koristi se u elektronici.

Samoorganizacija nanočestica Jedno od najvažnijih pitanja s kojima se susreće nanotehnologija je kako natjerati molekule da se na određeni način grupiraju, samoorganiziraju kako bi na kraju dobili nove materijale ili uređaje. Tim se problemom bavi grana kemije, supramolekularna kemija. Ne proučava pojedinačne molekule, već interakcije između molekula koje, organizirane na određeni način, mogu dovesti do novih tvari. Ohrabrujuće je da u prirodi takvi sustavi doista postoje i da se takvi procesi provode. Tako su poznati biopolimeri koji se mogu organizirati u posebne strukture. Jedan od primjera su proteini koji se ne mogu savijati samo u globularni oblik, već i formirati strukturne komplekse koji uključuju nekoliko proteinskih molekula (proteina). Već sada postoji metoda sinteze koja koristi specifična svojstva molekule DNA. Uzima se komplementarna DNK, na jedan od krajeva se spaja molekula A ili B. Imamo 2 tvari: -- -- A i ---- B, gdje ---- uvjetovana slika jedne molekule DNK. Sada, ako pomiješate ove 2 tvari, između dva pojedinačna lanca DNK stvaraju se vodikove veze, koje će privući molekule A i B jedna drugoj. Uvjetno oslikajmo rezultirajuću vezu: ====AB. Molekula DNK može se lako ukloniti nakon završetka procesa.

Znanosti koje su nastale zahvaljujući nanotehnologiji Nanomedicina (praćenje, fiksiranje, projektiranje i upravljanje ljudskim biološkim sustavima na molekularnoj razini, korištenjem nanouređaja i nanostruktura) Nanoelektronika (područje elektronike koje razvija fizičke i tehnološke temelje za stvaranje integriranih elektroničkih sklopova s karakterističnim topološkim dimenzije elemenata manje od 100 nm.) Nanoinženjering (znanstvena i praktična ljudska djelatnost u projektiranju, proizvodnji i primjeni objekata ili struktura nanorazmjera, kao i objekata ili struktura stvorenih nanotehnološkim metodama.) Nanoionika (svojstva, fenomeni, efekti, mehanizmi procesa i primjena povezanih s brzim transportom iona u čvrstim nanosustavima.) Nanorobotika (primijenjena znanost koja razvija automatizirane tehničke sustave (robote) u području nanotehnologije.) Nanokemija (znanost koja proučava svojstva različitih nanostruktura, kao i razvoj o, novi načini za njihovo dobivanje, proučavanje i modificiranje)

Nanotehnologije u Rusiji Državna korporacija "Ruska korporacija nanotehnologija" (RUSNANO) osnovana je Saveznim zakonom 139-FZ 19. srpnja 2007. da "provodi državnu politiku u području nanotehnologija, razvija inovativnu infrastrukturu u području nanotehnologija, implementira projekte za stvaranje obećavajućih nanotehnologija i nanoindustrije." Korporacija rješava ovaj problem djelujući kao suinvestitor u nanotehnološke projekte sa značajnim gospodarskim ili društvenim potencijalom. Financijsko sudjelovanje korporacije u ranim fazama projekata smanjuje rizike svojih partnera - privatnih investitora. Korporacija sudjeluje u stvaranju infrastrukturnih objekata nanotehnologije, kao što su društveni centri, poslovni inkubatori i fondovi za rano ulaganje. RUSNANO odabire prioritetna područja ulaganja na temelju dugoročnih prognoza razvoja, koje su razvili vodeći ruski i međunarodni stručnjaci. Vlada Ruske Federacije dodijelila je 130 milijardi rubalja za aktivnosti Korporacije, koje su uložene u temeljni kapital RUSNANO-a u studenom 2007. U lipnju 2008. godine privremeno su slobodna sredstva stavljena na račune u 8 poslovnih banaka u skladu s preporukama Ministarstva financija Ruske Federacije. Organi upravljanja su nadzorni odbor, uprava i glavni direktor. U rujnu 2008. Anatolij Borisovič Chubais imenovan je generalnim direktorom Ruske korporacije za nanotehnologije.

Ministarstvo obrazovanja Republike Mordovije

SBEI RM SPO (SSUZ) "Saransk Visoka škola za prehrambenu i prerađivačku industriju"

INFORMACIJSKI PROJEKT

iz fizike na temu:

student gr. br 16 Romanov Aleksandar

Nadglednik:

nastavnik fizike

Rjazina Svetlana Egorovna

Saransk 2012

Predmet studija:„Nanotehnologije"

Svrha studije:

Otkriti glavne smjerove razvoja nanotehnologija, pokazati pozitivne i negativne aspekte proučavanog područja.

Ciljevi istraživanja:

Saznajte koji su glavni pravci razvoja ovog područja.
Razmotrite opseg nanotehnologije.
Istražite utjecaj nanotehnologije na okoliš.

Metode istraživanja: analiza znanstvene literature na temu, analiza medijskih informacija, generalizacija, sistematizacija.

5. Primjena nanotehnologije

Lijek
industrija
Poljoprivreda
biologija
istraživanje svemira
ratovanje
industrija hrane

6. Koliko košta nanotehnologija?

7. Sigurnost nanotehnologija

8. Nanotehnologije i ekologija

9. Nanotehnologija postoji već dugo vremena

10.Zaključak

11. Teritorija Mordovije NANO

1. Nanotehnologija: mjesto među ostalim znanostima

Jeste li čuli za nanotehnologiju? Mislim da da, i to više puta. Nanotehnologija je industrija visoke tehnologije koja radi s pojedinačnim atomima i molekulama. Takva super-točnost omogućuje korištenje zakona prirode za dobrobit čovjeka na kvalitativno novoj razini. Razvoj u području nanotehnologije koristi se u gotovo svakoj industriji: u medicini, strojarstvu, gerontologiji, industriji, poljoprivredi, biologiji, kibernetici, elektronici i ekologiji. Nanotehnologije zauzimaju posebno mjesto među ostalim znanostima. Uz pomoć nanotehnologije moguće je istraživati svemir, rafinirati naftu, pobijediti mnoge viruse, stvarati robote, štititi prirodu, graditi ultra-brza računala. Može se reći da će razvoj nanotehnologije u 21. stoljeću promijeniti život čovječanstva više od razvoja pisanja, parnog stroja ili električne energije. Nanosvijet je složen i još uvijek relativno malo proučavan, a opet nije tako daleko od nas kao što se činilo prije nekoliko godina. U svom radu pokušat ću popularno objasniti bit nanotehnologije i ispričati o dostignućima u ovoj grani znanosti. Jer mislim da je danas najrelevantniji i najtraženiji.

Što je nanotehnologija i "s čime jedu"

Prefiks "nano" (grčki za "patuljak") znači "jedan dio u milijardu". To jest, jedan nanometar (1 nm) je milijarda metra (10–9 m). Kako zamisliti tako kratku udaljenost? Najlakši način za to je novcem: nanometar i metar povezani su po veličini poput novčića i globusa. Ili smanjimo slona na veličinu mikroba (5000 nm) - tada će buha na njegovim leđima postati samo nanometar veličine. A kad bi se visina osobe iznenada smanjila na nanometar, onda bismo mogli igrati nogomet s pojedinačnim atomima! Debljina lista papira tada bi nam se činila jednakom 170 kilometara. Nanometri mjere samo najprimitivnija stvorenja - viruse (njihova duljina je u prosjeku 100 nm). Živa priroda završava na prijelazu od oko 10 nm - složene proteinske molekule imaju takve dimenzije. Jednostavne molekule su deset puta manje. Veličina atoma je nekoliko angstroma (1 angstrom = 0,1 nm). Na primjer, promjer atoma kisika je 0,14 nm. Ovdje je donja granica nanosvijeta, svijeta nanoskala - od stotina do jedinica nanometara. Upravo se u nanosvijetu odvijaju procesi od temeljne važnosti – odvijaju se kemijske reakcije, izgrađuje se stroga geometrija kristala i proteinskih struktura. Nanotehnolozi rade s tim procesima. Općenito govoreći, nanotehnologija nije samostalna grana znanosti. Umjesto toga, to je upravo skup primijenjenih tehnologija, čije se osnove proučavaju u disciplinama kao što su koloidna kemija, fizika površina, kvantna mehanika, molekularna biologija itd. Što je nano? Prefiks "nano" ("nanos" na grčkom - patuljak) znači "jedan dio u milijardu". Jedan nanometar (1 nm) je milijardni dio metra (10LJ m). Kako zamisliti tako kratku udaljenost? Najlakši način za to je novcem: nanometar i metar povezani su u mjerilu poput novčića i globusa (usput, ako svaki stanovnik Zemlje da novčić, to će biti dovoljno da se postavi lanac oko ekvatora.. Čak i ako su neki, kao i obično, pohlepni) . Smanjimo slona na veličinu mikroba (5000 nm) - tada će buha na njegovim leđima postati velika samo nanometar. Kad bi se visina osobe iznenada smanjila na nanometar, mogli bismo igrati nogomet s pojedinačnim atomima! Debljina lista papira tada bi nam se činila jednakom ... 170 kilometara. Naravno, to su samo fantazije. Na svijetu ne može biti tako sićušnih muškaraca, pa čak i kukaca. Nanometri mjere samo najprimitivnija stvorenja - viruse (njihova duljina je u prosjeku 100 nm). Živa priroda završava na prijelazu od desetak nanometara - složene proteinske molekule, građevni blokovi živih bića, imaju takve dimenzije. Jednostavne molekule su deset puta manje. Veličina atoma je nekoliko angstroma (jedan angstrom jednak je 0,1 nm). Na primjer, promjer atoma kisika je 0,14 nm. Ovdje je donja granica nanosvijeta, svijeta nanoskala - od stotina do jedinica nanometara. Upravo se u nanosvijetu odvijaju procesi od temeljne važnosti – odvijaju se kemijske reakcije, izgrađuje se stroga geometrija kristala i proteinskih struktura. Nanotehnolozi rade s tim procesima. Nanotehnologija je način stvaranja struktura nanorazmjera koje materijalima i uređajima daju korisna, a ponekad jednostavno izvanredna svojstva. Nanotehnologija vam omogućuje da stavite česticu lijeka u nanokapsulu i precizno je usmjerite na bolesnu stanicu bez oštećenja susjednih. Filter, probijen bezbrojnim nanometarskim kanalima koji propuštaju vodu, ali su prečvrsti za nečistoće i mikrobe, također je proizvod nanotehnologije. Laboratoriji za nanotehnologiju testiraju supermaterijale - vlakna nanocijevi koja su tisućama puta jača od čelika, premaze koje objekt čine nevidljivim. Pa, ne tako fantastične vrste nanoproizvoda već se prodaju u trgovinama. U reklamama se sve češće čuje riječ "nanokozmetika": nanočestice, koje su dio kozmetičkih krema, uklanjaju i najsitnije nečistoće s kože. Poznato je da mikrobi ne vole srebro, no pokazalo se da ih u obliku nanočestica ono jednostavno užasava i tjera u bijeg. Tkanine s dodacima takvog srebra postaju sve popularnije među pravim poznavateljima higijene - čak se koriste za izradu "nanočarapa". Međutim, mnoge od davno poznatih stvari također su nemoguće bez "nano": procesor vašeg računala sadrži milijune tranzistora nano veličine, nanotehnolozi su, najvjerojatnije, također radili na zaslonu. "Nano" je već posvuda - vojska koristi nanotehnologiju, medicinski stručnjaci koriste nanotehnologiju, čak i proizvođači hrane koriste nanotehnologiju.

2. Zašto je "nanotehnologija" zanimljiva?

Nanotehnologije su temeljno nove tehnologije koje će u budućnosti omogućiti dobivanje bilo kakvih makro objekata (automobila, košulja, hladnjaka, kuća) uz pomoć mikroelemenata: sićušnih robota... pomoću nanobota). Ali u načelu je to moguće, a znanost se pažljivo, korak po korak, približava ostvarenju tako nevjerojatnog sna. Sastavljanje kućanskih predmeta od strane nanorobota, pa čak i u vrlo ograničenom vremenu, bit će slično bajkama: „postaviti kuću za jednu noć” (ili palaču), naručiti stolnjak koji se samostalno sklapa za organiziranje gozbe - sve to znanost može shvatiti.

efekt lotosa. Poznato je da lotos doista ima neobična fizikalna i kemijska svojstva. Zbog posebne strukture i vrlo visoke hidrofobnosti njegovih listova i latica, lotosovi cvjetovi ostaju izvanredno čisti. Ali kako uspijeva postići takvu superhidrofobnost. Lotusov efekt otkriven je 1990-ih. Njemački botaničar, profesor Wilhelm Barthlott. Pokazao je da su latice cvijeta prekrivene sićušnim kvržicama ili "nanočesticama". Ali osim toga, plahta je, takoreći, zamazana voskom. Proizvodi se u žlijezdama biljke, što je čini potpuno imunom na vodu. Na temelju tog svojstva i uz pomoć suvremenih nanotehnologija stvoreni su takozvani lotosovi premazi. Kada se sastav nanese na površinu, formira se polimerni sloj koji transformira molekularni matriks površine, stvarajući tako stabilnu atomsku strukturu i formirajući hidrofobnu površinu s jakim zaštitnim svojstvima. Ova površina može izdržati sve vanjske utjecaje. Lotusovi pokrivači su nezamjenjivi u mnogim područjima ljudskog života. Stvaranje čaša iz kojih teku najmanje kapljice vode s otopljenim česticama prljavštine. Izrada balonera i druge posebne odjeće. Izrada samočistećih fasada zgrada. Ovo je samo nekoliko primjera korištenja jedinstvenog svojstva lotosa.

korisna prašina. Jedna od najpopularnijih vrsta nanoproizvoda su ultrafini puderi. Mljevenje tvari do nanočestica veličine desetaka ili stotina nanometara često im daje nova korisna svojstva. Činjenica je da se takva nanočestica sastoji od svega nekoliko tisuća ili milijuna atoma, pa su svi oni blizu površine, na granici s vanjskim svijetom, i snažno djeluju s njim. Ukupna površina čestica u takvom nanoprašku postaje ogromna.

3. Glavne faze razvoja nanotehnologije

Intenzivna istraživanja u području nanotehnologije, koja su se intenzivirala na prijelazu iz 20. u 21. stoljeće, postala su pokretač stalnih temeljnih promjena u industrijskoj proizvodnji, dovela su do kvalitativnog skoka u razvoju metoda i alata za obradu informacija, generiranje električnih energije, te sintetiziranje novih materijala na temelju naprednih znanstvenih pristupa poznavanju materije. Čak i prije početka "nano-ere", ljudi su se susretali s predmetima nano veličine i procesima koji se odvijaju na atomsko-molekularnoj razini, koristili ih u praksi. Na primjer, na nanorazini dolazi do biokemijskih reakcija između makromolekula koje čine sva živa bića, kataliza u kemijskoj proizvodnji, fermentacija koja se događa u proizvodnji vina, sira i kruha. Međutim, takozvana "intuitivna nanotehnologija", koja se u početku razvijala spontano, bez pravilnog razumijevanja prirode onoga što se događa, nije mogla biti pouzdan temelj u budućnosti. Stoga znanstveno istraživanje postaje sve relevantnije, proširujući vidike nanosvijeta i usmjereno na stvaranje temeljno novih proizvoda i znanja.

Sustavna proučavanja objekata nanorazmjera nastaju u 19. st., kada je 1856.-1857. Engleski fizičar Michael Faraday prvi je proučavao svojstva koloidnih otopina nanodisperznog zlata i tankih filmova na temelju njega. Zanimljivo je primijetiti primjer svojevrsne predviđanja književnika Nikolaja Leskova 1881. godine u priči o tulskom majstoru Levši, koji je uspio potkovati “englesku” buhu “nanoktima”, što se moglo vidjeti samo u “fini opseg” s povećanjem od 5 milijuna puta, što odgovara mogućnostima moderne mikroskopije visoke razlučivosti (to je prvi primijetio ruski znanstvenik, stručnjak za područje nanomaterijala Rostislav Andrievsky).

U prvoj polovici dvadesetog stoljeća. rođena je i razvijala se tehnika proučavanja nanoobjekata. Godine 1928. predložen je dijagram optičkog mikroskopa bliskog polja. Godine 1932. prvi put je stvoren transmisijski elektronski mikroskop, a 1938. skenirajući elektronski mikroskop. U drugoj polovici XX.st. počela se stvarati temeljna znanstvena i tehnološka baza za proizvodnju i primjenu nanostruktura i nanostrukturiranih materijala.

Godine 1972. stvoren je optički mikroskop bliskog polja. Godine 1981. znanstvenici Gerd Binnig i Heinrich Rohrer, koji su tada radili u podružnici IBM-a u Zürichu, predložili su dizajn skenirajućeg tunelskog mikroskopa. Kasnije, 1986., za svoj rad na skenirajućoj tunelskoj mikroskopiji nagrađeni su Nobelova nagrada u fizici. Iste 1986. godine razvili su mikroskop atomske sile.

Godine 1974. japanski znanstvenik Norio Taniguchi uveo je pojam "nanotehnologija" kada je raspravljao o problemima obrade tvari. Godine 1981. američki znanstvenik G. Gleiter prvi je upotrijebio definiciju "nanokristalnog". Kasnije su se za karakterizaciju materijala počele koristiti riječi poput “nanostrukturiran”, “nanofaza”, “nanokompozit” itd.

1975. temeljne mogućnosti postojanja posebne vrste nanodimenzionirani objekti – kvantne točke i kvantne žice.

Godine 1986. američki fizičar Eric Drexler je u svojoj knjizi Machines of Creation: The Coming of the Era of Nanotechnology, utemeljenoj na biološkim modelima, predstavio koncept molekularnih robota, a također je razvio Feynmanove ideje o strategiji nanotehnologije odozdo prema gore.

Snažan poticaj za aktiviranje smjera bilo je stvaranje temeljno novih ugljikovih nanomaterijala. Dugo se vjerovalo da postoje samo dvije polimorfne modifikacije ugljika - grafit i dijamant. Međutim, kako se pokazalo, granice polimorfnih transformacija ovog elementa nisu ograničene na to, a dokaz su fulereni i ugljične nanocijevi.

1997. godine sisavac je prvi put kloniran iz diferencirane somatske stanice. Sve je to živopisan primjer mogućnosti nanotehnologija u odnosu na biološke objekte.

Još jedan primjer primjene nanotehnologija, ali već na "nežive" objekte, je povijest razvoja ideje kvantnih računala. Godine 1985., profesor sa Sveučilišta Oxford David Deutsch predložio je matematički model za kvantno mehaničku varijantu Turingovog stroja. 1994. P. Shor (AT & T Bell) pokazao je da se takav stroj može implementirati u praksi.

Posebno se pokazao učinkovitim u rješavanju problema faktoringa velikih brojeva. Trenutno se algoritam koji je predložio Shor naširoko koristi u stvaranju različitih vrsta kvantnih računala. Godine 1998. M. Takeuchi (Mitsubishi Denki) proveo je temeljne eksperimente na kvantnim računalnim sustavima koristeći fotone. Godine 1999. N. Nakamura (NEC) uspješno je istražio mogućnosti praktičnog rada kvantnog računala.

Sadašnje razdoblje u razvoju nanotehnologija karakterizira intenziviranje istraživanja i razvoja u ovom području, ulaganje u njih značajnih ulaganja. Ovi trendovi posebno su izraženi u vodećim industrijskim zemljama svijeta. SAD prednjače u ovom području.

Godine 2001. odobrena je Nacionalna inicijativa za nanotehnologiju (NNI), čija je glavna ideja bila formulirana na sljedeći način: „Nacionalna inicijativa za nanotehnologiju definira strategiju interakcije između različitih američkih saveznih agencija kako bi se osigurao prioritetni razvoj nanotehnologije, koji bi trebao postati temelj gospodarstva i nacionalne sigurnosti SAD-a u prvoj polovici 21. stoljeća.

U razdoblju 1996.-1998., prije usvajanja NNI-a, posebno povjerenstvo Američkog centra za procjenu stanja svjetske tehnologije pratilo je i analiziralo razvoj nanotehnologije u svim zemljama i izdavalo pregledne biltene za američke znanstvenike, tehničke i administrativne stručnjaci za glavne trendove i dostignuća. 1999. godine održan je sastanak Interdisciplinarne skupine za nanoznanost, nanotehnologiju i nanotehnologiju (IWGN) koji je rezultirao razvojem istraživačke prognoze za sljedećih 10 godina. Iste godine zaključke i preporuke IWGN-a podržalo je Nacionalno vijeće za znanost i tehnologiju pri predsjedniku Sjedinjenih Država, nakon čega je 2000. godine službeno najavljeno usvajanje NNI.

O velikoj pozornosti koju svjetska znanstvena zajednica pridaje razvoju nanotehnologija svjedoči i dodjela Nobelove nagrade za fiziku 2007. godine za otkriće i proučavanje jednog od neobičnih fenomena nanosvijeta – efekta divovske magnetootpornosti (GMR) .

Identificirano je sedam glavnih područja:

Nanomaterijali su istraživački smjer koji se odnosi na proučavanje i razvoj rasutih materijala filmova i vlakana, čija su makroskopska svojstva određena kemijski sastav, struktura, veličina i međusobnog dogovora strukture nanorazmjera. Rasuti nanostrukturirani materijali mogu se naručiti unutar smjera prema vrsti (nanočestice, nanofilmovi, nanoprevlake, itd.) i prema sastavu (metalni, organski, poluvodički itd.)
Nanoelektronika je područje elektronike povezano s razvojem arhitektura i tehnologija za proizvodnju funkcionalnih elektroničkih uređaja s topološkim dimenzijama ne većim od 100 nm i uređaja temeljenih na takvim uređajima.

Ovo područje pokriva fizičke principe i objekte nanoelektronike, osnovne elemente računalnih sustava, objekte za kvantno računalstvo i telekomunikacije, kao i uređaje za snimanje ultra gustih informacija, nanoelektroničke izvore i detektore.

Nanofotonika je područje fotonike povezano s razvojem arhitektura i tehnologija za proizvodnju nanostrukturiranih uređaja za generiranje, pojačanje, moduliranje, prijenos i detekciju elektromagnetskog zračenja i uređaja na temelju takvih uređaja.

Ovo područje uključuje fizičke temelje generiranje i apsorpcija zračenja u različitim rasponima, poluvodički izvori i detektori elektromagnetskog zračenja, nanostrukturirana optička vlakna i uređaji na njihovoj osnovi, diode koje emitiraju svjetlost, solid-state i optički laseri, elementi fotonike i kratkovalne nelinearne optike.

Nanobiotehnologija je svrhovito korištenje bioloških makromolekula za dizajn nanomaterijala i nanouređaja.

Nanobiotehnologije pokrivaju proučavanje utjecaja nanostruktura i materijala na biološke procese i objekte kako bi se kontroliralo i upravljalo njihovim biološkim ili biokemijskim svojstvima.

Nanomedicina je praktična primjena nanotehnologije u medicinske svrhe, uključujući Znanstveno istraživanje i razvoj u području dijagnostike, kontrole, ciljane isporuke lijekova, kao i aktivnosti za obnovu i rekonstrukciju bioloških sustava ljudskog tijela korištenjem nanostruktura i nanouređaja.
Nanoalati (nanodijagnostika) su uređaji i uređaji namijenjeni manipulaciji nanorazmjernim objektima, mjerenju, kontroli svojstava i standardizaciji proizvedenih i korištenih nanomaterijala i nanouređaja.
Tehnologije i posebni uređaji za stvaranje i proizvodnju nanomaterijala i nanouređaja je područje tehnologije vezano uz razvoj tehnologija i posebne opreme za proizvodnju nanomaterijala i nanouređaja.

5. Primjena nanotehnologije

Lijek

Danas možemo govoriti o nastanku novog smjera - nanomedicine. Naravno, danas možemo samo pretpostaviti na koji način će se razvijati znanost budućnosti, a posebno medicinska znanost. Neke od ovih pretpostavki bit će više opravdane, druge manje. Dakle, može se više-manje pouzdano očekivati da će se suvremene metode dalje razvijati. Primjerice, mikrouređaji će postajati sve manji i sofisticiraniji, a njihove funkcije sve bogatije.

Medicinske dijagnostičke metode neprestano se usavršavaju uz pomoć nanotehnologije. Očekuje se stvaranje molekularnih robotskih doktora koji će moći "živjeti" unutar ljudskog tijela, eliminirajući sva oštećenja koja nastaju, odnosno sprječavajući nastanak takvih. Nanorobot kapsula slobodno pluta u ljudskoj krvi, sudarajući se s raznim bakterijama. Kako radi? Bakterije prianjaju na površinu rada zbog proteinskih markera. Nakon što prepozna bakteriju, nanorobot generira kod odgovora koji se može očitati konvencionalnim laserom. Ove informacije pomažu kliničarima u provođenju brze analize bez dugotrajne kulture. Svaka vrsta bakterija ima svoj kod. Liječnik može vidjeti ove informacije čak i kroz optički mikroskop.

Glavna područja primjene nanotehnologija u medicini su: dijagnostičke tehnologije, medicinski uređaji, protetika i implantati.

Vrhunski primjer je otkriće profesora Aziza. Ljudi s Parkinsonovom bolešću imaju elektrode spojene na stimulator umetnute u njihov mozak kroz dvije male rupe na lubanjama. Otprilike tjedan dana kasnije pacijentu se također ugrađuje sam stimulator u trbušnu šupljinu. Pacijent može sam podesiti napon uz pomoć prekidača. Bol se može kontrolirati u 80% slučajeva:

Kod nekih bol potpuno nestaje, kod drugih jenjava. Kroz metodu duboke moždane stimulacije prošlo je oko četiri desetaka ljudi.

Mnogi Azizovi kolege kažu da ova metoda nije učinkovita, a možda i jest Negativne posljedice. Profesor je uvjeren da je metoda učinkovita. Ni jedno ni drugo do sada nije dokazano. Čini mi se da treba vjerovati samo četrdesetak pacijenata koji su se riješili nesnosne boli. I htjeli su ponovno živjeti. A ako se ova metoda prakticira već 8 godina i ne utječe negativno na zdravlje pacijenata, zašto ne proširiti njezinu upotrebu.

Još jedno revolucionarno otkriće je biočip - mala pločica na koju su određene molekule DNK ili proteina nanesene određenim redoslijedom, koja se koristi za biokemijske analize. Princip rada biočipa je jednostavan. Određene sekvence cijepanih dijelova DNK nanose se na plastičnu ploču. Tijekom analize ispitni materijal se stavlja na čip. Ako sadrži iste genetske informacije, one se međusobno isprepliću. Kao rezultat toga, možete promatrati Prednost biočipova je veliki broj bioloških testova uz značajne uštede u materijalu za ispitivanje, reagensima, troškovima rada i vremenu za analizu.

Svrha studija je praktična primjena nanotehnologije.

Zadaci:

Prikupljajte i proučavajte informacije o nanotehnologiji.

Izradite anketni upitnik.

Provedite anketu među učenicima razreda 5,7,10 MKOU "Srednja škola Teguldetskaya"

Analizirati dobivene rezultate, formulirati zaključke.

Cilj rada je prikazati praktičnu primjenu nanotehnologije.

Ciljevi:

Za prikupljanje i proučavanje informacija o nanotehnologiji.

Da izradim upitnik.

Izvršiti ispitivanje učenika naše škole.

Analizirati rezultate, donijeti zaključak.

Što je nanotehnologija?

Tijekom posljednjih nekoliko desetljeća pronađene su nove i naprednije energetske tehnologije u području znanosti i inženjerstva s ciljem poboljšanja života u cijelom svijetu. Kako bi sljedeće tehnologije išle ispred tehnologija sadašnjeg vremena, znanstvenici i inženjeri razvili su novo područje znanosti pod nazivom nanotehnologija.

Nanotehnologija se definira kao znanost i tehnologija razvoja elektroničkih sklopova i uređaja od pojedinačnih atoma i molekula; ili inženjersku industriju koja se bavi stvarima manjim od 100 nanometara. Nanometar (nm) je milijardni dio metra, širok oko tri ili četiri atoma. Za usporedbu, prosječna širina ljudske kose je otprilike 80.000 nanometara, a veličina jedne čestice je otprilike 100 nanometara. Prefiksnano- izvedeno od grčke riječinanos- što znači "patuljak". U početku su znanstvenici koristili prefiks za označavanje nečega vrlo malog, kao što je "nanoplankton". Pojam "nanotehnologija" također se često koristi za opisivanje interdisciplinarnih područja znanosti posvećenih proučavanju i korištenju fenomena nanorazmjera.

Povijest.
Povijest nanotehnologije započela je 1950-ih i 60-ih godina, kada je većina inženjera razmišljala veliko. Bilo je to vrijeme velikih automobila, velikih aviona, velikih svjetskih naftnih tankera, velikih nebodera i velikih planova za slanje ljudi u svemir. Ogromni neboderi poput Svjetskog trgovinskog centra izgrađeni su u većim svjetskim gradovima. Dok su se drugi istraživači usredotočili na stvaranje malih predmeta. Izum tranzistora 1947. i prvog integriranog sklopa 1959. započeli su eru elektronike u minijaturi. Upravo su ti mali uređaji stvorili osnovu za nastanak velikih uređaja poput svemirskih brodova. Od uspješnog cijepanja atoma prije Drugog svjetskog rata, fizičari su pokušavali pronaći čestice koje stvaraju atome i sile koje ih drže zajedno. U isto vrijeme, kemičari su radili na spajanju atoma u nove vrste molekula i imali su veliki uspjeh u pretvaranju složenih molekula ulja u sve vrste upotrebljive plastike.

Nanomaterijali.

Nanomaterijali su materijali koji imaju jedinstvene sposobnosti, mogu prenositi električnu energiju i toplinu na mnogo načina, mijenjati boju (čestice zlata mogu biti crvene, plave, zlatne ovisno o njihovoj veličini). Ova posebna svojstva već se koriste za izradu mobilnih telefona, računalnih čipova.

Cilj znanstvenika je pomoću nanotehnologije stvoriti nove uređaje koji su jači, lakši, brži i učinkovitiji.

Nanomedicina.

Nanomedicina je područje medicinskih istraživanja koje nastoji koristiti alate iz područja nanotehnologije za zdravlje. Znanstvenici kažu da se fizikalna, kemijska i biološka svojstva materijala u nanorazmjeri globalno razlikuju od svojstava istih materijala u velikoj veličini (u uobičajenoj veličini). Primjerice, nanotehnologija bi mogla pružiti nove tehnologije proizvodnje lijekova i nove načine isporuke lijekova na prethodno nedostupna mjesta u ljudskom tijelu, čime bi se proširio njihov potencijal. Mali senzori koji dijagnosticiraju bolesti u tijelu mnogo brže od postojećih dijagnostičkih alata; ovo su neka od obećavajućih područja istraživanja.

Je li nanotehnologija dobra ili loša?

Nanotehnologija predstavlja potencijalnu korist čovječanstvu, ali donosi i ozbiljne opasnosti. Neki nanomaterijali su toksični za ljudske mišiće i stanice.

Za razliku od najvećih čestica, nanomaterijale mogu apsorbirati mitohondriji stanica i stanična jezgra. Istraživanja su pokazala da nanomaterijali mogu potencijalno mutirati i uzrokovati ozbiljna strukturna oštećenja mitohondrija, što rezultira čak i staničnom smrću. Prikladno je pažljivo proučiti rizike moguće toksičnosti nanočestica i drugih proizvoda tehnologije, a najveća opasnost dolazi od štetne ili nerazumne uporabe molekularne proizvodnje.

Što je nanotehnologija?

Tijekom proteklih nekoliko desetljeća, razvoj novih i naprednijih energetskih tehnologija sa sposobnošću poboljšanja života diljem svijeta tražio se u područjima znanosti i inženjerstva. Kako bi napravili sljedeći iskorak u odnosu na trenutnu generaciju tehnologije, znanstvenici i inženjeri razvijaju novo područje znanosti pod nazivom nanotehnologija.

Nanotehnologija se definira kao znanost i tehnologija izgradnje elektroničkih sklopova i uređaja od pojedinačnih atoma i molekula ili grana inženjerstva koja se bavi stvarima manjim od 100 nanometara. Nanometar (nm) je milijarda metra, otprilike širina tri ili četiri atoma. Za usporedbu, prosječna ljudska kosa je široka oko 80 000 nanometara, a jedna čestica virusa je široka oko 100 nanometara. Prefiks nano dolazi od grčke riječi nanos, što znači "patuljak". Znanstvenici su izvorno koristili prefiks samo da bi označili "vrlo mali", kao u "nanoplanktonu", ali sada znači milijardu, baš kao što milli-znači jedan-tisućiti, a mikro-znači milijun.

Pojam nanotehnologija također se često koristi za opisivanje interdisciplinarnih područja znanosti posvećenih proučavanju i korištenju fenomena nanoskala.

povijesti.

Priča o nanotehnologiji počinje 1950-ih i 1960-ih, kada je većina inženjera razmišljala veliko, a ne malo. Ovo je bilo doba velikih automobila, velikih atomskih bombi, velikih mlaznjaka i velikih planova za slanje ljudi u svemir. Ogromni neboderi, poput Svjetskog trgovinskog centra, izgrađeni su u većim svjetskim gradovima. Najveći svjetski naftni tankeri, brodovi za krstarenje, mostovi, međudržavne autoceste i električne elektrane proizvodi su ovog doba.

Druga su se istraživanja, međutim, usredotočila na smanjenje stvari. Izum tranzistora 1947. i prvog integriranog sklopa (IC) 1959. pokrenuli su eru minijaturizacije elektronike. Upravo su ti mali uređaji omogućili velike uređaje, poput svemirskih brodova.

Kako su se inženjeri elektronike usredotočili na smanjenje stvari, inženjeri i znanstvenici iz drugih područja također su se fokusirali na male stvari - atome i molekule. Nakon uspješnog cijepanja atoma u godinama prije Drugog svjetskog rata, fizičari su se trudili razumjeti više o česticama od kojih su atomi napravljeni i silama koje ih međusobno povezuju. U isto vrijeme, kemičari su radili na spajanju atoma u nove vrste molekula i imali su veliki uspjeh pretvarajući složene molekule nafte u sve vrste korisne plastike.

nanomaterijala.

Nanomaterijali – materijali koji imaju jedinstvena svojstva koja proizlaze iz njihovih nanodimenzija – mogu biti jači ili lakši, ili provode toplinu ili električnu energiju na drugačiji način. Oni čak mogu promijeniti boju; čestice zlata mogu izgledati crvene, plave ili zlatne, ovisno o njihovoj veličini. Ovi posebni atributi već se koriste na brojne načine, kao što je proizvodnja računalnih čipova, CD-ova i mobilnih telefona. Istraživanja progresivno otkrivaju više o nerazmjernom svijetu s ciljem korištenja nanotehnologija za stvaranje novih uređaja koji su brži, lakši, jači ili učinkovitiji.

Nanomedicina.

Nanomedcine je područje biomedicinskih istraživanja koje nastoji koristiti alate iz područja nanotehnologije za poboljšanje zdravlja. Znanstvenici kažu da se fizikalna, kemijska i biološka svojstva materijala na nanorazini razlikuju na temeljne i vrijedne načine od svojstava materije veće veličine. Na primjer, nanotehnologija bi mogla pružiti nove formulacije i nove putove za isporuku lijekova na prethodno nedostupna mjesta u tijelu, čime bi se proširio potencijal lijeka. Sićušni senzori koji otkrivaju bolesti u tijelu mnogo ranije od postojećih dijagnostičkih alata i pumpaju veličinu molekula implantiranih kako bi isporučili lijekove koji spašavaju život točno tamo gdje su potrebni, među obećavajućim su područjima istraživanja.

Je li nanotehnologija dobra ili loša?

Nanotehnologija nudi potencijalne prednosti čovječanstvu, ali donosi i ozbiljne opasnosti. Neki nanomaterijali su se pokazali toksičnim za ljudska tkiva i stanične kulture. Za razliku od velikih čestica, nanomaterijale mogu apsorbirati stanični mitohondriji i jezgra stanice. Studije su pokazale da nanomaterijali mogu uzrokovati potencijalnu mutaciju DNK i izazvati velika strukturna oštećenja mitohondrija, čak i za posljedicu staničnu smrt.

Iako nanotehnologija potječe iz 1950-ih, najveće promjene dogodile su se samo u posljednjih nekoliko godina. U razdoblju od samo nekoliko godina vlade diljem svijeta pokrenule su nove istraživačke programe.

Napredniji razvoj nanotehnologije koji se očekuje u sljedećih 10 godina najvjerojatnije će uključivati rješenja za popravak i preuređenje živih stanica.

Markin Kiril Petrovič

Područje znanosti i tehnologije pod nazivom nanotehnologija relativno je novije. Izgledi za ovu znanost su grandiozni. Sama čestica "nano" znači milijardu vrijednosti. Na primjer, nanometar je milijardni dio metra. Ove su dimenzije slične dimenzijama molekula i atoma. Točna definicija nanotehnologija je sljedeća: nanotehnologije su tehnologije koje manipuliraju materijom na razini atoma i molekula (zbog čega se nanotehnologije nazivaju i molekularnom tehnologijom). Poticaj razvoju nanotehnologije bilo je predavanje Richarda Feynmana u kojem znanstveno dokazuje da sa stajališta fizike nema prepreka stvaranju stvari izravno iz atoma. Kako bi se označilo sredstvo učinkovite manipulacije atomima, uveden je koncept asemblera - molekularne nanomstrojeve koja može izgraditi bilo koju molekularnu strukturu. Primjer prirodnog sastavljača je ribosom koji sintetizira proteine u živim organizmima. Očito, nanotehnologija nije samo zaseban dio znanja, ona je opsežno, sveobuhvatno područje istraživanja vezano uz temeljne znanosti. Možemo reći da će gotovo svaki predmet koji se uči u školi na ovaj ili onaj način biti povezan s tehnologijama budućnosti. Najočitija je veza "nano" s fizikom, kemijom i biologijom. Očigledno, upravo će te znanosti dobiti najveći poticaj za razvoj u vezi s približavanjem nanotehničke revolucije.

Preuzimanje datoteka:

Pregled:

Općinska proračunska obrazovna ustanova

„Srednja škola br.2 nazvana po. A.A. Arakantsev Semikarakorsk

Uvod…………………………………………………………………..
1. Nanotehnologije u suvremenom svijetu……………………………………………
1.1 Povijest nastanka nanotehnologije……………………………
1.2 Nanotehnologije u različitim sferama ljudskog djelovanja….
1.2.1 Nanotehnologije u svemiru………………………………………………………
1.2.2 Nanotehnologije u medicini……………………………………….
1.2.3 Nanotehnologije u prehrambenoj industriji………………………………
1.2.4 Nanotehnologije u vojnim poslovima………………………………………………..
Zaključak………………………………………………………………..
Bibliografija………………………………………………………………………. ...

Uvod.

Trenutno malo ljudi zna što je nanotehnologija, iako je budućnost iza ove znanosti.

Cilj:

Naučite što je nanotehnologija;

Saznajte primjenu ove znanosti u raznim industrijama;

Saznajte može li nanotehnologija biti opasna za ljude.

Već danas možemo uživati u pogodnostima i novim prilikamanano tehnologije u:

medicina, uključujući zrakoplovstvo;
farmakologija;
gerijatrija;
zaštita zdravlja nacije u kontekstu rastuće ekološke krize i katastrofa koje je uzrokovao čovjek;
globalne računalne mreže i informacijske komunikacije temeljene na novim fizičkim principima;
komunikacijski sustavi na iznimno velikim udaljenostima;
automobilska, traktorska i zrakoplovna oprema;
sigurnost na cesti;
informacijski sigurnosni sustavi;
rješavanje ekoloških problema megagradova;
poljoprivreda;
rješavanje problema opskrbe pitkom vodom i pročišćavanja otpadnih voda;
temeljno novi navigacijski sustavi;
obnova prirodnih mineralnih i ugljikovodičnih sirovina.

Odlučili smo se fokusirati na primjenu nanotehnologije u medicini, prehrambenoj industriji, vojsci i svemiru, jer su nam ta područja pobudila interes.

1. Nanotehnologija u suvremenom svijetu.

1.1 Povijest nastanka nanotehnologije.

Znanost „Nanotehnologije ja" nastao zbog revolucionarnih promjena u informatici!

Godine 1947. izumljen je tranzistor, nakon čega je započela era procvata poluvodičke tehnologije u kojoj se veličina stvorenih silikonskih uređaja stalno smanjivala.Pojam "nanotehnologija"Japanac Noryo Taniguchi predložio je 1974. da opiše proces izgradnje novih objekata i materijala manipulacijom pojedinačnih atoma. Ime dolazi od riječi "nanometar" - milijardu metra (10-9 m).

U modernim terminima, nanotehnologije su tehnologije za proizvodnju supermikroskopskih struktura od najsitnijih čestica materije, kombinirajući sve tehničke procese izravno povezane s atomima i molekulama.

Moderna nanotehnologija ima prilično dubok povijesni trag. Arheološki nalazi svjedoče o postojanju koloidnih formulacija u antičkom svijetu, na primjer, "kineska tinta" u Drevni Egipt. Poznati čelik iz Damaska napravljen je zbog prisutnosti nanocijevi u njemu.

Ocem ideje nanotehnologije uvjetno se može smatrati grčki filozof Demokrit oko 400. pr. ere, prvi je upotrijebio riječ "atom", što na grčkom znači "nesalomiv", da opiše najmanju česticu materije.

Evo primjera razvojnog puta:

1905. godine Švicarski fizičar Albert Einstein objavio je rad u kojem je dokazao da je veličina molekule šećera približno 1 nanometar.
1931. godine Njemački fizičari Max Knoll i Ernst Ruska stvorili su elektronski mikroskop koji je po prvi put omogućio proučavanje nano-objekata.
1934. godine Američki teorijski fizičar, dobitnik Nobelove nagrade Eugene Wigner teoretski je potkrijepio mogućnost stvaranja ultrafinog metala s prilično malim brojem vodljivih elektrona.
1951. godine John von Neumann izdvojio je principe strojeva za samokopiranje, znanstvenici su općenito potvrdili njihovu mogućnost.
Godine 1953. Watson i Crick opisali su strukturu DNK, koja je pokazala kako živa bića komuniciraju upute koje upravljaju njihovom konstrukcijom.
1959. godine Američki fizičar Richard Feynman prvi je objavio rad u kojem se procjenjuju izgledi za minijaturizaciju. Nobelovac R. Feynman napisao je frazu koja se danas doživljava kao proročanstvo: "Koliko ja vidim, principi fizike ne zabranjuju manipulaciju pojedinačnim atomima." Ova ideja je izražena kada početak postindustrijske ere još nije bio prepoznat; tih godina nije bilo integriranih sklopova, mikroprocesora, osobnih računala.
1974. godine Japanski fizičar Norio Taniguchi skovao je izraz "nanotehnologija" za mehanizme manje od jednog mikrona. Grčka riječ "nanos" znači otprilike "stari čovjek".
1981 Gleiter je prvi skrenuo pozornost na mogućnost stvaranja materijala s jedinstvenim svojstvima, čiju strukturu predstavljaju kristaliti nanorazmjernog raspona.

27. ožujka 1981. CBS radio vijesti citirale su NASA-inog znanstvenika koji je rekao da će inženjeri u roku od dvadeset godina moći izraditi robote koji se samorepliciraju, za korištenje u svemiru ili na Zemlji. Ti bi strojevi pravili kopije samih sebe, a kopije bi se mogle uputiti da stvaraju korisne proizvode.
1982. G. Bining i G. Rohrer stvaraju prvi skenirajući tunelski mikroskop.
1985 Američki fizičari Robert Curl, Harold Kroto i Richard Smaley stvorili su tehnologiju koja vam omogućuje precizno mjerenje objekata promjera jednog nanometra.
1986 Nanotehnologija je postala poznata široj javnosti. Američki znanstvenik Eric Drexler objavio je knjigu Engines of Creation: The Coming of the Era of Nanotechnology, u kojoj je predvidio da će se nanotehnologija uskoro početi aktivno razvijati.
1991., Houston (SAD), Odjel za kemiju, Sveučilište Rice. U svom laboratoriju dr. R. Smalley (dobitnik Nobelove nagrade 1996.) koristio je laser za isparavanje grafita u vakuumu, čija se plinska faza sastojala od prilično velikih krastera: svaki sa 60 atoma ugljika. Skupina od 60 atoma je stabilnija jer ima povećanu slobodnu energiju. Ovaj skup je strukturna formacija slična nogometnoj lopti i predložena je da se ova molekula nazove fuleren.
1991. Sumio Ijima, zaposlenik NEC laboratorija u Japanu, prvi je otkrio ugljikove nanocijevi, koje su prije nekoliko mjeseci ranije predvidjeli ruski fizičar L. Chernozatonsky i Amerikanac J. Mintmir.
1995 Na Istraživačkom institutu za fiziku i kemiju po imenu L.Ya. Karpov je razvio senzor na temelju filmskog nanokompozita koji detektira različite tvari u atmosferi (amonijak, alkohol, vodena para).
1997 Richard E. Smalley, dobitnik Nobelove nagrade za kemiju 1996., profesor kemije i fizike, predvidio je sklapanje atoma do 2000. godine i u isto vrijeme predvidio pojavu prvih komercijalnih nanoproizvoda. Ovo predviđanje se ostvarilo u predviđenom vremenskom okviru.
1998 eksperimentalno su potvrđene ovisnosti električnih svojstava nanocijevi o geometrijskim parametrima.
1998 Nizozemski fizičar Seez Dekker stvorio je tranzistor na temelju nanotehnologije.
1998 Tempo razvoja nanotehnologije počeo je naglo rasti. Japan je identificirao nanotehnologiju kao vjerojatnu tehnološku kategoriju za 21. stoljeće.
1999 Američki fizičari James Tour i Mark Reed utvrdili su da se jedna molekula može ponašati na isti način kao molekularni lanci.
godine 2000. Istraživačka skupina Hewlett-Packard je stvorio molekularni prekidač ili minimikrodiodu koristeći najnovije nanotehnološke metode samosastavljanja.

godine 2000. Početak ere hibridne nanoelektronike.
2002 S. Dekker je kombinirao nanocijev s DNK, čime je dobio jedan nanomehanizam.
2003 Japanski znanstvenici postali su prvi u svijetu koji su stvorili čvrsti uređaj koji implementira jedan od dva glavna elementa potrebna za stvaranje kvantnog računala. 2004. Predstavljeno je "prvo na svijetu" kvantno računalo

Vlada Ruske Federacije je 7. rujna 2006. odobrila koncept Saveznog ciljanog programa za razvoj nanotehnologija za 2007.-2010.

Na ovaj način Povijesno formirana, do današnjeg trenutka, nanotehnologija, osvojivši teorijsko polje društvene svijesti, nastavlja prodirati u njezin svakodnevni sloj.

Međutim, nanotehnologija se ne smije svesti samo na lokalni revolucionarni iskorak u tim područjima (elektronika, Informacijska tehnologija). U nanotehnologiji je već postignut niz iznimno važnih rezultata koji nam omogućuju da se nadamo značajnom napretku u razvoju mnogih drugih područja znanosti i tehnologije (medicina i biologija, kemija, ekologija, energetika, mehanika itd.). Na primjer, kada se kreće u nanometarski raspon (tj. na objekte s karakterističnim duljinama od oko 10 nm), mnogi najvažnija svojstva tvari i materijali značajno se mijenjaju. Govorimo o tako važnim karakteristikama kao što su električna vodljivost, optički indeks loma, magnetska svojstva, čvrstoća, otpornost na toplinu itd. Na temelju materijala iz Već se stvaraju nove vrste solarnih baterija, pretvarača energije, ekološki prihvatljivih proizvoda itd. s novim svojstvima.Moguće je da će proizvodnja jeftinih, energetski štedljivih i ekološki prihvatljivih materijala biti najvažnija posljedica uvođenja nanotehnologije.Već su stvoreni visokoosjetljivi biološki senzori (senzori) i drugi uređaji koji nam omogućuju da govorimo o nastanku nove znanosti o nanobiotehnologiji i imaju velike izglede. praktična aplikacija. Nanotehnologija nudi nove mogućnosti za mikroobradu materijala i stvaranje na temelju toga novih proizvodnih procesa i novih proizvoda, koji bi trebali revolucionarno utjecati na ekonomski i društveni život budućih generacija.

1.2. Nanotehnologije u raznim sferama ljudskog života

Prodor nanotehnologije u sfere ljudske djelatnosti može se predstaviti kao stablo nanotehnologije. Aplikacija je predstavljena kao stablo, s granama koje predstavljaju glavne aplikacije i granama iz glavnih grana koje predstavljaju diferencijaciju unutar glavnih aplikacija u danom trenutku.

Danas (2000. - 2010.) postoji sljedeća slika:

biološke znanosti uključuju razvoj tehnologije genskih oznaka, površina za implantate, antimikrobnih površina, ciljanih lijekova, tkivnog inženjeringa, onkološke terapije.
jednostavna vlakna sugeriraju razvoj papirne tehnologije, jeftine građevinske materijale, lagane ploče, autodijelove, teške materijale.
Nano isječci uključuju proizvodnju novih tkanina, staklenih premaza, "pametnih" pijeska, papira, karbonskih vlakana.
zaštita od korozije pomoću nano-aditiva bakru, aluminiju, magneziju, čeliku.
Katalizatori imaju primjenu u poljoprivredi, deodorizaciji i proizvodnji hrane.
Materijali koji se lako čiste koriste se u svakodnevnom životu, arhitekturi, mliječnoj i prehrambenoj industriji, transportnoj industriji i sanitaciji. Riječ je o proizvodnji samočistećih naočala, bolničke opreme i alata, premaza protiv plijesni, keramike koja se lako čisti.
Biopremaz se koristi u sportskoj opremi i ležajevima.
Optika kao sfera primjene nanotehnologije uključuje područja kao što su elektrokromija, proizvodnja optičkih leća. To su nova fotokromna optika, optika koja se lako čisti i optika s premazom.
Keramika u području nanotehnologije omogućuje dobivanje elektroluminiscencije i fotoluminiscencije, tiskarskih pasta, pigmenata, nanoprašaka, mikročestica, membrana.
Računalna tehnologija i elektronika kao sfera primjene nanotehnologije razvijat će elektroniku, nanosenzore, kućna (ugrađena) mikroračunala, alate za vizualizaciju i pretvarače energije. Nadalje, to je razvoj globalnih mreža, bežičnih komunikacija, kvantnih i DNK računala.
Nanomedicina, kao sfera primjene nanotehnologije, su nanomaterijali za protetiku, "pametne" proteze, nanokapsule, dijagnostičke nanosonde, implantati, DNK rekonstruktori i analizatori, "pametni" i precizni instrumenti, usmjerena farmaceutska sredstva.
Prostor kao sfera primjene nanotehnologije otvorit će perspektivu za mehanoelektrične pretvarače solarna energija, nanomaterijali za primjenu u svemiru.
Ekologija kao sfera primjene nanotehnologije je obnova ozonskog omotača, kontrola vremena.

1.2.1 Nanotehnologija u svemiru

Revolucija bjesni u svemiru. Počeli su se stvarati sateliti i nanouređaji do 20 kilograma.

Stvoren je sustav mikrosatelita, manje je ranjiv na pokušaje njegovog uništenja. Jedna je stvar srušiti kolosa u orbiti teškog nekoliko stotina kilograma, pa čak i tona, čime se odmah pokvare sve svemirske komunikacije ili inteligencija, a drugo kada se u orbiti nalazi cijeli roj mikrosatelita. Neuspjeh jednog od njih u ovom slučaju neće poremetiti rad sustava u cjelini. Sukladno tome, mogu se smanjiti zahtjevi za pouzdanost rada svakog satelita.

Mladi znanstvenici smatraju da su ključni problemi mikrominijaturizacije satelita, između ostalog, stvaranje novih tehnologija u području optike, komunikacijskih sustava, metoda prijenosa, primanja i obrade velikih količina informacija. Riječ je o nanotehnologijama i nanomaterijalima, koji omogućuju smanjenje mase i dimenzija uređaja koji se lansiraju u svemir za dva reda veličine. Na primjer, čvrstoća nanonikla je 6 puta veća od čvrstoće konvencionalnog nikla, što ga omogućuje korištenje u raketni motori smanjiti masu mlaznice za 20-30%.Smanjenje mase svemirske tehnologije rješava mnoge probleme: produljuje boravak letjelice u svemiru, omogućuje joj da leti dalje i nosi više bilo kakve korisne opreme za istraživanje. Istovremeno se rješava i problem opskrbe energijom. Uskoro će se minijaturni uređaji koristiti za proučavanje mnogih fenomena, na primjer, utjecaja sunčevih zraka na procese na Zemlji i u svemiru blizu Zemlje.

Danas svemir nije egzotičan, a njegovo istraživanje nije samo pitanje prestiža. Prije svega, to je pitanje nacionalne sigurnosti i nacionalne konkurentnosti naše države. Upravo razvoj superkompleksnih nanosustava može postati nacionalna prednost zemlje. Poput nanotehnologije, nanomaterijali će nam dati priliku da ozbiljno razgovaramo o letovima s ljudskom posadom na razne planete. Sunčev sustav. Upravo korištenje nanomaterijala i nanomehanizama može učiniti letove s ljudskom posadom na Mars i istraživanje Mjesečeve površine stvarnošću.Još jedan iznimno popularan smjer u razvoju mikrosatelita je stvaranje daljinskog istraživanja Zemlje (ERS). Tržište za potrošače informacija počelo se formirati s razlučivosti satelitskih slika od 1 m u radarskom i manje od 1 m u optičkom rasponu (prije svega, takvi se podaci koriste u kartografiji).

1.2.2 Nanotehnologija u medicini

Nedavni napredak u nanotehnologiji, prema znanstvenicima, može biti vrlo koristan u borbi protiv raka. Lijek protiv raka razvijen je izravno do cilja - u stanice zahvaćene malignim tumorom. Novi sustav baziran na materijalu poznatom kao biosilicij. Nanosilikon ima poroznu strukturu (deset atoma u promjeru), što je prikladno za uvođenje lijekova, proteina i radionuklida. Postigavši cilj, biosilicij se počinje raspadati, a lijekovi koji se njime isporučuju počinju raditi. Štoviše, prema riječima programera, novi sustav omogućuje prilagodbu doze lijeka.

Proteklih godina djelatnici Centra za biološku nanotehnologiju radili su na stvaranju mikrosenzora koji će se koristiti za otkrivanje stanica raka u tijelu i borbu protiv ove strašne bolesti.

Nova tehnika za prepoznavanje stanica raka temelji se na implantaciji sićušnih sfernih rezervoara napravljenih od sintetskih polimera zvanih dendrimeri (od grčkog dendron - stablo) u ljudsko tijelo. Ti su polimeri sintetizirani u posljednjem desetljeću i imaju temeljno novu, nečvrstu strukturu koja nalikuje strukturi koralja ili drva. Takvi se polimeri nazivaju hiperrazgranati ili kaskadni. One kod kojih je grananje pravilno nazivaju se dendrimeri. U promjeru, svaka takva sfera, ili nanosenzor, doseže samo 5 nanometara - 5 milijarditi dio metra, što omogućuje postavljanje milijardi takvih nanosenzora na malom prostoru prostora.

Kad uđu u tijelo, ovi će sićušni senzori prodrijeti u limfocite, bijele krvne stanice koje pružaju obrambeni odgovor tijela protiv infekcija i drugih patogena. Kada imunološki odgovor limfoidnih stanica na određenu bolest ili stanje okoliša - na primjer prehladu ili izloženost zračenju - mijenja se proteinska struktura stanice. Svaki nanosenzor, obložen posebnim kemikalijama, počet će svijetliti takvim promjenama.

Kako bi vidjeli ovaj sjaj, znanstvenici će stvoriti poseban uređaj koji skenira mrežnicu. Laser takvog uređaja trebao bi otkriti sjaj limfocita kada jedan po jedan prolaze kroz uske kapilare fundusa. Ako u limfocitima ima dovoljno obilježenih senzora, 15-sekundno skeniranje bilo bi potrebno za otkrivanje oštećenja stanice, kažu znanstvenici.

Ovdje se očekuje najveći utjecaj nanotehnologije, budući da ona utječe na samu osnovu postojanja društva – čovjeka. Nanotehnologija doseže takvu dimenzionalnu razinu fizičkog svijeta, na kojoj razlika između živog i neživog postaje nestabilna – to su molekularni strojevi. Čak se i virus djelomično može smatrati živim sustavom, budući da sadrži informacije o njegovoj konstrukciji. Ali ribosom, iako se sastoji od istih atoma kao i cijela organska tvar, ne sadrži takve informacije i stoga je samo organski molekularni stroj. Nanotehnologija u svom razvijenom obliku uključuje izgradnju nanorobota, molekularnih strojeva anorganskog atomskog sastava, ti će strojevi moći graditi svoje kopije, imajući informacije o takvoj konstrukciji. Stoga se granica između živog i neživog počinje brisati. Do danas je stvoren samo jedan primitivni hodajući DNK robot.

Nanomedicina je predstavljena sljedećim mogućnostima:

1. Laboratoriji na čipu, ciljana dostava lijeka u tijelo.

2. DNK – čips (stvaranje pojedinačnih lijekova).

3. Umjetni enzimi i antitijela.

4. Umjetni organi, umjetni funkcionalni polimeri (zamjene za organska tkiva). Ovaj smjer je usko povezan s idejom umjetnog života i u budućnosti vodi stvaranju robota s umjetnom sviješću i sposobnih za samoiscjeljenje na molekularnoj razini. To je zbog širenja koncepta života izvan organskog

5. Nanoroboti-kirurzi (biomehanizmi koji provode promjene i potrebne medicinske radnje, prepoznavanje i uništavanje stanica raka). Ovo je najradikalnija primjena nanotehnologije u medicini bit će stvaranje molekularnih nanorobota koji mogu uništiti infekcije i kancerogene tumore, popraviti oštećenu DNK, tkiva i organe, duplicirati cjelokupne sustave za održavanje života u tijelu, promijeniti svojstva tijela.

Uzimajući u obzir jedan atom kao ciglu ili "detalj", nanotehnologije traže praktične načine za konstruiranje materijala sa željenim karakteristikama od tih detalja. Mnoge tvrtke već znaju kako sastaviti atome i molekule u određene strukture.

U budućnosti će se sve molekule sastavljati poput dječjeg dizajnera. Za to se planira korištenje nanorobota (nanobota). Bilo koja kemijski stabilna struktura koja se može opisati može se, zapravo, izgraditi.. Budući da se nanobot može programirati za izgradnju bilo koje strukture, posebno za izgradnju drugog nanobota, bit će vrlo jeftini. Radeći u ogromnim grupama, nanoboti će moći stvoriti bilo koje objekte s niskom cijenom i visokom preciznošću. U medicini problem korištenja nanotehnologija leži u potrebi promjene strukture stanice na molekularnoj razini, t.j. provesti "molekularnu kirurgiju" uz pomoć nanobota. Očekuje se stvaranje molekularnih robotskih doktora koji će moći "živjeti" unutar ljudskog tijela, eliminirajući sva oštećenja koja nastaju, odnosno sprječavajući nastanak takvih.Manipulirajući pojedinačnim atomima i molekulama, nanoboti će moći popraviti stanice. Predviđeno vrijeme za stvaranje doktora robota je prva polovica 21. stoljeća.

Unatoč trenutnom stanju stvari, nanotehnologije, kao kardinalno rješenje problema starenja, više su nego obećavajuće.

To je zbog činjenice da nanotehnologije imaju veliki potencijal za komercijalnu primjenu u mnogim industrijama, te, sukladno tome, osim ozbiljnog državnog financiranja, istraživanja u tom smjeru provode mnoge velike korporacije.

Sasvim je moguće da nakon poboljšanja kako bi se osigurala "vječna mladost", nanobotovi više neće biti potrebni ili će ih proizvoditi sama stanica.

Za postizanje ovih ciljeva čovječanstvo treba riješiti tri glavna pitanja:

1. Dizajnirajte i izradite molekularne robote koji mogu popraviti molekule.
2. Dizajnirajte i kreirajte nanoračunala koja će kontrolirati nanomstrojeve.
3. Kreirajte Potpuni opis svih molekula u ljudskom tijelu, drugim riječima, stvoriti kartu ljudskog tijela na atomskoj razini.

Glavna poteškoća s nanotehnologijom je problem stvaranja prvog nanobota. Postoji nekoliko obećavajućih smjerova.

Jedan od njih je poboljšati skenirajući tunelski mikroskop ili mikroskop atomske sile i postići točnost položaja i snagu hvatanja.
Drugi put do stvaranja prvog nanobota vodi kroz kemijsku sintezu. Možda projektiranje i sintetiziranje genijalnih kemijskih komponenti koje bi se mogle samostalno sastaviti u otopini.
A drugi put vodi kroz biokemiju. Ribosomi (unutar stanice) su specijalizirani nanoboti i možemo ih koristiti za stvaranje svestranijih robota.

Ovi nanoboti će moći usporiti proces starenja, liječiti pojedinačne stanice i komunicirati s pojedinačnim neuronima.

Istraživački radovi počeli su relativno nedavno, ali tempo otkrića na ovom području je iznimno visok, mnogi vjeruju da je to budućnost medicine.

1.2.3 Nanotehnologija u prehrambenoj industriji

Nanohrana (nanofood) je nov, nejasan i neugledan pojam. Hrana za nanoljude? Vrlo male porcije? Hrana proizvedena u nanotvornicama? Naravno da ne. Ali ipak je to neobičan trend u prehrambenoj industriji. Pokazalo se da je nanojedanje čitav niz znanstvenih ideja koje su već na putu implementacije i primjene u industriji. Prvo, nanotehnologija može proizvođačima hrane pružiti jedinstvene mogućnosti za potpuno praćenje kvalitete i sigurnosti proizvoda u stvarnom vremenu izravno u proizvodnom procesu. Riječ je o dijagnostičkim strojevima koji koriste različite nanosenzore ili takozvane kvantne točke koje mogu brzo i pouzdano otkriti i najmanja kemijska onečišćenja ili opasne biološke agense u proizvodima. I proizvodnja hrane, i njezin transport i metode skladištenja mogu dobiti svoj dio korisnih inovacija iz nanotehnološke industrije. Prema znanstvenicima, prvi masovno proizvedeni strojevi ove vrste pojavit će se u masovnoj proizvodnji hrane u sljedeće četiri godine. Ali na dnevnom redu su i radikalnije ideje. Jeste li spremni progutati nanočestice koje ne možete vidjeti? Ali što ako se nanočestice namjerno koriste za dostavu korisnih tvari i lijekova u točno odabrane dijelove tijela? Što ako se u takve nanokapsule mogu uvesti prehrambeni proizvodi? Do sada nitko nije koristio nanohranu, ali preliminarni razvoj je već u tijeku. Stručnjaci kažu da se jestive nanočestice mogu napraviti od silicija, keramike ili polimera. I naravno – organska tvar. A ako je sve jasno u pogledu sigurnosti takozvanih "mekih" čestica, po strukturi i sastavu slične biološkim materijalima, onda su "tvrde" čestice sastavljene od anorganskih tvari velika bijela mrlja na sjecištu dvaju teritorija - nanotehnologija i biologija. Znanstvenici još uvijek ne mogu reći kojim će rutama takve čestice putovati u tijelu i gdje će se zbog toga zaustaviti. Ovo ostaje za vidjeti. No neki stručnjaci već crtaju futurističke slike o prednostima nanoždera. Osim što isporučuje vrijedne hranjive tvari pravim stanicama. Ideja je sljedeća: svi kupuju isto piće, ali će tada potrošač moći kontrolirati nanočestice na način da će mu se pred očima mijenjati okus, boja, miris i koncentracija pića.

1.2.4 Nanotehnologija u vojsci

Vojna uporaba nanotehnologija otvara kvalitativno novu razinu vojno-tehničke dominacije u svijetu. Glavni pravci u stvaranju novog oružja temeljenog na nanotehnologiji mogu se smatrati:

1. Izrada novih snažnih minijaturnih eksplozivnih naprava.

2. Uništavanje makrouređaja s nanorazine.

3. Špijunaža i suzbijanje boli neurotehnologijama.

4. Biološko oružje i nanouređaji genetskog vođenja.

5. Nanooprema za vojnike.

6. Zaštita od kemijskog i biološkog oružja.

7. Nanouređaji u sustavima upravljanja vojnom opremom.

8. Nanopremazi za vojnu opremu.

Nanotehnologija će omogućiti proizvodnju moćnih eksploziva. Veličina eksploziva se može deset puta smanjiti. Napad vođenih projektila s nano-eksplozivima na postrojenja za preradu nuklearnog goriva mogao bi zemlji oduzeti fizičku sposobnost proizvodnje plutonija za oružje. Uvođenje malih robotskih uređaja u elektroničku opremu može poremetiti rad električnih krugova i mehanike uz pomoć. Neuspjeh kontrolnih centara i zapovjednih mjesta ne može se spriječiti ako se nanouređaji ne izoliraju. Roboti za demontažu materijala na atomskoj razini postat će moćno oružje koje pretvara u prah oklop tenkova, betonske konstrukcije pilota, tijela nuklearnih reaktora i tijela vojnika. Ali to je još uvijek samo perspektiva za napredni oblik nanotehnologije. U međuvremenu se provode istraživanja u području neuronskih tehnologija čiji će razvoj dovesti do pojave vojnih nanouređaja koji provode špijunažu, odnosno presreću kontrolu nad funkcijama ljudskog tijela, koristeći vezu pomoću nanouređaja za živčani sustav. NASA-ini laboratoriji već su izradili operativne uzorke opreme za presretanje internog govora. Fotonske komponente na nanostrukturama koje su sposobne primati i obraditi ogromne količine informacija postat će temelj sustava za praćenje svemira, zemaljskog nadzora i špijunaže. Uz pomoć nanouređaja ugrađenih u mozak, moguće je dobiti "umjetni" (tehnički) vid s proširenim spektrom percepcije, u usporedbi s biološkim vidom. Razvija se sustav za suzbijanje boli za vojnike ugrađen u tijelo i mozak, neuročipovi.

Sljedeća primjena nanotehnologije u vojnoj sferi su nanouređaji genetskog vođenja. Genetski vođeni nanouređaj može se programirati da izvodi određene destruktivne radnje ovisno o genetskoj strukturi DNK stanice u kojoj je završio. Kao uvjet za aktivaciju uređaja postavlja se jedinstveni dio genetskog koda određene osobe ili predložak za radnje na skupini ljudi. Razlikovanje normalne epidemije od etničkog čišćenja bilo bi gotovo nemoguće bez alata za otkrivanje nanobota. Nanouređaji će raditi samo protiv određene vrste ljudi i pod strogo definiranim uvjetima. Jednom u tijelu, nanouređaj se neće manifestirati ni na koji način do naredbe za aktivaciju. Sljedeća primjena nanotehnologije je opremanje i opremanje vojnika. Predlaže se napraviti svojevrsni hibrid od osobe, uniforme i oružja, čiji će elementi biti toliko usko povezani da se potpuno opremljeni vojnik budućnosti može nazvati zasebnim organizmom.

Nanotehnologija je donijela iskorak u proizvodnji oklopa i pancira.

Vojna oprema trebala bi biti opremljena posebnom "elektromehaničkom bojom" koja će promijeniti boju i spriječiti koroziju. Nanopaint će moći "zategnuti" mala oštećenja na tijelu stroja i sastojat će se od velikog broja nanomehanizama koji će omogućiti izvođenje svih navedenih funkcija. Uz pomoć sustava optičkih matrica, koje će biti odvojeni nanomstrojevi u "boji", istraživači žele postići efekt nevidljivosti automobila ili zrakoplova.

Nanotehnologija će donijeti promjene u vojnoj sferi. Nova kvalitativno transformirana i nekontrolirana utrka u naoružanju. Kontrola nad nanotehnologijom može se stvarno provesti samo u globalnoj civilizaciji. Nanotehnologija će omogućiti potpunu mehanizaciju terenskog ratovanja, isključujući prisutnost moderniziranih vojnika.

Dakle, glavni zaključak o rezultatu prodora nanotehnologije u područje oružja je perspektiva formiranja globalnog društva sposobnog kontrolirati nanotehnologiju i utrku u naoružanju. Ovaj trend univerzalizma određen je racionalnošću tehnogene civilizacije i izražava njezine interese i vrijednosti.

Zaključak

Nakon što sam razjasnio pojam nanotehnologije, ocrtavajući njezine izglede i zadržavajući se na mogućim opasnostima i prijetnjama, želio bih izvući zaključak. Vjerujem da je nanotehnologija mlada znanost čiji rezultati razvoja mogu promijeniti svijet oko nas do neprepoznatljivosti. A kakve će te promjene biti – korisne, neusporedivo olakšavajuće život, ili štetne, prijeteće čovječanstvu – ovisi o međusobnom razumijevanju i racionalnosti ljudi. A međusobno razumijevanje i razumnost izravno ovise o razini čovječnosti, što podrazumijeva odgovornost osobe za svoje postupke. Stoga je najvažnija potreba posljednjih godina pred neizbježnim nanotehnološkim "procvatom" obrazovanje filantropije. Samo razumni i humani ljudi mogu pretvoriti nanotehnologije u odskočnu dasku za razumijevanje Svemira i njihova mjesta u ovom Svemiru.

Bibliografija

Osnove objektno orijentiranog programiranja u Delphiju: Proc. dodatak / V. V. Kuznjecov, I. V. Abdrashitova; Ed. T. B. Korneeva. - ur. 3., revidirano. i dodatni - Tomsk, 2008. - 120 str.
Kimmel P. Kreiranje aplikacije u Delphiju./P. Kimel - M: Williams, 2003. - 114 str.
Kobayashi N. Uvod u nanotehnologiju / N. Kobayashi. - M.: Binom, 2005. - 134s
Chaplygin A. Nanotehnologije u elektronici / A. Chaplygin. - 2005 M.: tehnosfera
http:// www.delphi.com
Pregled:
Za korištenje pregleda prezentacija stvorite Google račun (račun) i prijavite se: