Nanoteknologiprosjekt i livet vårt. Nanoteknologi i våre liv Eksempler på bruk av nanoteknologi i moderne liv
NANOTEKNOLOGI I VÅRT LIV
Museridze K., Ajavi E., Musina K., Simonyan R. Ya.
GBOU ungdomsskole nr. 1005 "Scarlet sails", Moskva, Russland
Relevansen til dette emnet er forårsaket av "introduksjonen" av nanoteknologi i livene våre, for i dag kan ingen vitenskap klare seg uten nanoteknologi. For tiden utvikler vitenskapen om nanoteknologi seg dynamisk, og tar fart. Metoder for å studere og kontrollere materie på molekylært nivå for produksjon av materialer forbedres, enheter og systemer har nye tekniske, funksjonelle og forbrukeregenskaper. Nanoteknologi har kommet inn i hverdagen. Elektronikk, medisin, kosmetikk, konstruksjon - på ingen måte en fullstendig liste over bruken av disse teknologiene på lekmannsnivå. Og det er ingen slik person som ikke vil høre om dem i det minste ut av ørekroken, men vet alle mennesker hva de er?
Nanoteknologi er et felt av grunnleggende og anvendt vitenskap og teknologi som omhandler et sett med teoretisk begrunnelse, praktiske metoder for forskning, analyse og syntese, samt metoder for produksjon og bruk av produkter med en gitt atomstruktur ved kontrollert manipulasjon av individer. atomer og molekyler.
Formålet med studien vår er å identifisere de mest avanserte områdene innen anvendelse av nanoteknologi, vise viktigheten av nanoteknologi i menneskelivet og snakke om dem på et enkelt og forståelig språk for alle, og popularisere prestasjonene til russiske forskere på dette feltet.
Først vil vi snakke om bruken av nanoteknologi i medisin. Nanomedisin er et av de raskt utviklende vitenskapelige områdene innen vitenskap og involverer sporing, korrigering, genetisk korreksjon og kontroll av de biologiske systemene i menneskekroppen på molekylært nivå, ved bruk av nanoenheter, nanostrukturer og informasjonsteknologi.
Nanoelektronikk er et felt innen vitenskap og teknologi, som inkluderer et sett med midler, metoder og metoder for menneskelig aktivitet rettet mot teoretisk og praktisk forskning, modellering, etc. .
Innen tekstiler hjelper nanoteknologi plaggene til å bli vanntette, smussavvisende, varmeledende og så videre. For eksempel kan nanomaterialer bestå av nanopartikler og nanofibre med andre tilsetningsstoffer for å gi alle disse egenskapene til T-skjorten din.
"Funksjonell" mat er naturlige kjøttproteiner og peptider, som faktisk er det mest typiske eksemplet på en ny generasjon høyteknologisk mat.
Nanoteknologi. - URL :
Semyachkina, Yu. A., Klochkov A. Ya. Moderne nanoteknologi: næringsmiddelindustri [Tekst] // Tekniske vitenskaper: tradisjoner og innovasjoner: materialer til intern. vitenskapelig konf. (Tsjeljabinsk, januar 2012). - Chelyabinsk: To Komsomol-medlemmer, 2012. - S. 166-167.
Funksjonell mat er multifunksjonell mat // Matnyheter Tid [Elektronisk ressurs] Tilgangsmodus:
Y. SVIDINENKO, ingeniør-fysiker
Nanostrukturer vil erstatte tradisjonelle transistorer.
Det kompakte pedagogiske nanoteknologiske oppsettet "UMKA" tillater manipulasjoner med individuelle grupper av atomer.
Ved hjelp av "UMKA"-installasjonen er det mulig å undersøke overflaten på DVD-en.
En lærebok er allerede gitt ut for fremtidige nanoteknologer.
Nanoteknologier som dukket opp i siste fjerdedel av det 20. århundre utvikler seg raskt. Nesten hver måned er det rapporter om nye prosjekter som virket som en absolutt fantasi for ett eller to år siden. Per definisjon, gitt av pioneren i denne retningen, Eric Drexler, er nanoteknologi "en forventet produksjonsteknologi fokusert på billig produksjon av enheter og stoffer med en forhåndsbestemt atomstruktur." Dette betyr at den opererer på individuelle atomer for å oppnå strukturer med atompresisjon. Dette er den grunnleggende forskjellen mellom nanoteknologi og moderne "bulk"-teknologier som manipulerer makroobjekter.
Vi minner leseren om at nano er et prefiks som angir 10 -9. Åtte oksygenatomer kan ordnes på et én nanometer langt segment.
Nanoobjekter (f.eks. metallnanopartikler) har vanligvis fysiske og kjemiske egenskaper som er forskjellige fra de til større gjenstander av samme materiale og fra egenskapene til individuelle atomer. La oss si at smeltepunktet for gullpartikler med en størrelse på 5-10 nm er hundrevis av grader lavere enn smeltepunktet til et gullstykke med et volum på 1 cm 3 .
Forskning utført i nanoskalaområdet ligger i skjæringspunktet mellom vitenskaper, ofte påvirker forskning innen materialvitenskap feltene bioteknologi, faststofffysikk og elektronikk.
Verdens ledende spesialist innen nanomedisin Robert Freitas sa: "Fremtidige nanomaskiner bør bestå av milliarder av atomer, så deres design og konstruksjon vil kreve innsatsen fra et team av spesialister. Hvert design av en nanorobot vil kreve den kombinerte innsatsen fra flere forskerteam. Utformingen og konstruksjonen av Boeing 777-flyet involverte mange team rundt om i verden. Fremtidens nanomediske robot, bestående av en million (eller enda flere) fungerende deler, vil være like kompleks som et fly når det gjelder designkompleksitet ."
NANOPRODUKTER RUNDT OSS
Nanoverdenen er kompleks og fortsatt relativt lite studert, og likevel ikke så langt unna oss som den så ut for noen år siden. De fleste av oss bruker en eller annen form for nanoteknologi med jevne mellomrom uten å være klar over det. For eksempel er moderne mikroelektronikk ikke lenger mikro, men nano: transistorer produsert i dag - grunnlaget for alle brikker - ligger i området opp til 90 nm. Og ytterligere miniatyrisering av elektroniske komponenter til 60, 45 og 30 nm er allerede planlagt.
Dessuten, som representanter for Hewlett-Packard-selskapet nylig annonserte, vil transistorer produsert ved hjelp av tradisjonell teknologi bli erstattet av nanostrukturer. Et slikt element er tre ledere noen få nanometer brede: to av dem er parallelle, og den tredje er plassert i rett vinkel på dem. Lederne berører ikke, men passerer som broer, den ene over den andre. Samtidig går molekylkjeder dannet av materialet til nanotråder under påvirkning av spenning påført dem ned fra de øvre lederne til de nedre. Kretser bygget ved hjelp av denne teknologien har allerede demonstrert evnen til å lagre data og utføre logiske operasjoner, det vil si å erstatte transistorer.
Med den nye teknologien vil størrelsen på mikrokretsdeler synke betydelig under streken på 10-15 nanometer, til en skala der tradisjonelle halvledertransistorer rett og slett ikke kan fungere fysisk. Sannsynligvis vil det allerede i første halvdel av det neste tiåret dukke opp serielle mikrokretser (fortsatt tradisjonelle, silisium), der et visst antall nanoelementer laget ved hjelp av den nye teknologien vil bli bygget.
Kodak lanserte Ultima blekkskriverpapir i 2004. Den har ni lag. Topplaget består av keramiske nanopartikler, som gjør papiret tykkere og blankere. De indre lagene inneholder pigmentnanopartikler med en størrelse på 10 nm, som forbedrer utskriftskvaliteten. Og polymer-nanopartikler som er inkludert i sammensetningen av belegget, bidrar til rask fiksering av malingen.
Direktør for US Institute of Nanotechnology Chad Mirkin mener at "nanoteknologi vil gjenoppbygge alle materialer på nytt. Alle materialer oppnådd gjennom molekylær produksjon vil være nye, siden menneskeheten til nå ikke har hatt muligheten til å utvikle og produsere nanostrukturer. Nå bruker vi kun i industrien at "Hva naturen gir oss. Av trær lager vi plater, av ledende metall - tråd. Den nanoteknologiske tilnærmingen er at vi skal bearbeide nesten enhver naturressurs til de såkalte "byggesteinene" som skal danne grunnlaget for fremtidens industri."
Nå ser vi allerede begynnelsen på en nanorevolusjon: dette er nye databrikker, og nye stoffer som ikke etterlater flekker, og bruken av nanopartikler i medisinsk diagnostikk (se også "Vitenskap og liv" nr. ,, 2005). Selv kosmetikkindustrien er interessert i nanomaterialer. De kan lage mange nye ikke-standardiserte retninger innen kosmetikk som ikke eksisterte før.
I nanoskalaområdet viser nesten alle materialer unike egenskaper. For eksempel er sølvioner kjent for å ha antiseptisk aktivitet. En løsning av sølvnanopartikler har en betydelig høyere aktivitet. Hvis du behandler en bandasje med denne løsningen og legger den på et purulent sår, vil betennelsen forsvinne og såret gro raskere enn med konvensjonelle antiseptika.
Det innenlandske selskapet "Nanoindustry" har utviklet en teknologi for produksjon av sølvnanopartikler som er stabile i løsninger og i adsorbert tilstand. De resulterende legemidlene har et bredt spekter av antimikrobiell aktivitet. Dermed ble det mulig å lage en hel rekke produkter med antimikrobielle egenskaper med en liten endring i den teknologiske prosessen av produsenter av eksisterende produkter.
Sølv nanopartikler kan brukes til å modifisere tradisjonelle og lage nye materialer, belegg, desinfeksjonsmidler og vaskemidler (inkludert tann- og rengjøringspasta, vaskepulver, såper) og kosmetikk. Belegg og materialer (kompositt, tekstil, lakk, karbon og andre) modifisert med sølvnanopartikler kan brukes som forebyggende antimikrobielt verneutstyr på steder hvor risikoen for spredning av infeksjoner øker: i transport, i serveringssteder, i landbruks- og husdyrbygg, i barne-, idretts-, medisinske institusjoner. Sølv nanopartikler kan brukes til å rense vann og drepe patogener i klimaanleggsfiltre, svømmebassenger, dusjer og andre lignende offentlige steder.
Lignende produkter produseres også i utlandet. Ett selskap produserer belegg med sølvnanopartikler for behandling av kroniske betennelser og åpne sår.
En annen type nanomaterialer er karbon-nanorør med kolossal styrke (se "Science and Life" nr. 5, 2002; nr. 6, 2003). Dette er særegne sylindriske polymermolekyler med en diameter på omtrent en halv nanometer og en lengde på opptil flere mikrometer. De ble først oppdaget for mindre enn 10 år siden som biprodukter av C 60 fullerensyntese. Likevel lages det allerede elektroniske enheter på nanometerstørrelse på grunnlag av karbon-nanorør. Det forventes at de i overskuelig fremtid vil erstatte mange elementer i de elektroniske kretsene til forskjellige enheter, inkludert moderne datamaskiner.
Imidlertid brukes nanorør ikke bare i elektronikk. Det er allerede kommersielt tilgjengelige tennisracketer forsterket med karbon nanorør for å begrense vridning og gi mer slagkraft. De brukes også i noen deler av sportssykler.
RUSSLAND PÅ MARKEDET FOR NANOTEKNOLOGI
Det innenlandske selskapet "Nanotechnology News Network" har nylig introdusert en annen nyhet i Russland - selvrensende nanobelegg. Det er nok å spraye bilglasset med en spesiell løsning med silisiumdioksid nanopartikler, og skitt og vann vil ikke feste seg til det i 50 000 km. Et gjennomsiktig ultratynt lag forblir på glasset, som vann rett og slett ikke har noe å fange på, og det ruller sammen med skitten. Først av alt ble eierne av skyskrapere interessert i nyheten - det brukes mye penger på å vaske fasadene til disse bygningene. Det er slike komposisjoner for belegg av keramikk, stein, tre og til og med klær.
Det må sies at noen russiske organisasjoner allerede med suksess opererer på det internasjonale nanoteknologimarkedet.
Konsern "Nanoindustri" har for eksempel en rekke nanoteknologiske produkter som kan brukes i ulike bransjer. Dette er den reduserende sammensetningen "RVS" og sølvnanopartikler for bioteknologi og medisin, den industrielle nanoteknologiske installasjonen "LUCH-1,2" og den pedagogiske nanoteknologiske installasjonen "UMKA".
RVS-sammensetningen, som kan beskytte mot slitasje og gjenopprette nesten alle gnidende metalloverflater, er utarbeidet på grunnlag av adaptive nanopartikler. Dette verktøyet lar deg lage et modifisert jernsilikatbeskyttende lag med høy karbon med en tykkelse på 0,1-1,5 mm i områder med intens friksjon av metalloverflater (for eksempel i friksjonspar i forbrenningsmotorer). Ved å helle en slik sammensetning inn i veivhuset for olje, kan du glemme problemet med motorslitasje i lang tid. Under drift varmes mekaniske deler opp av friksjon, denne oppvarmingen får metallnanopartikler til å feste seg til skadede områder. Overdreven vekst gir mer intens oppvarming, og nanopartikler mister evnen til å feste seg. Dermed opprettholdes likevekten hele tiden i friksjonsenheten, og delene slites praktisk talt ikke ut.
Av spesiell interesse er UMKA-komplekset av nanoteknologisk utstyr, som er beregnet for demonstrasjon, forskning og laboratoriearbeid på atom-molekylært nivå innen fysikk, kjemi, biologi, medisin, genetikk og andre grunnleggende og anvendte vitenskaper. For eksempel ble det nylig oppnådd et DVD-overflatebilde med en oppløsning på 0,3 mikron, og dette er ikke grensen. Den unike picoampere-strømteknologien gjør det mulig å skanne selv svakt ledende biologiske prøver uten foreløpig metallavsetning (vanligvis er det nødvendig at det øverste laget av prøven er ledende). "UMKA" har en høy temperaturstabilitet, som gjør det mulig å utføre langsiktige manipulasjoner med individuelle grupper av atomer, og en høy skannehastighet, som gjør det mulig å observere raske prosesser.
Hovedanvendelsesområdet for UMKA-komplekset er opplæring i moderne praktiske metoder for å arbeide med strukturer i nanoskala. UMKA-komplekset inkluderer: et tunnelmikroskop, et vibrasjonsbeskyttelsessystem, et sett med testprøver, sett med forbruksvarer og verktøy. Enheter passer i en liten sak, fungerer i romforhold og koster mindre enn 8 tusen dollar. Eksperimenter kan styres fra en vanlig personlig datamaskin.
I januar 2005 ble den første russiske nettbutikken som solgte nanoteknologiprodukter åpnet. Den permanente adressen til butikken på Internett er www.nanobot.ru
SIKKERHETSPROBLEMER
Det har nylig blitt funnet at sfæriske C 60-molekyler kalt fullerener kan forårsake alvorlig sykdom og skade miljøet. Toksisiteten til vannløselige fullerener når de eksponeres for humane celler av to forskjellige typer ble etablert av forskere fra Universities of Rice og Georgia (USA).
Kjemiprofessor Vicki Colvin fra Rice University og hans kolleger fant at når fullerener løses opp i vann, dannes det C 60-kolloider, som når de utsettes for menneskelige hudceller og leverkarsinomceller forårsaker deres død. I dette tilfellet var konsentrasjonen av fullerener i vann svært lav: ~20 C 60 molekyler per 1 milliard vannmolekyler. Samtidig viste forskerne at toksisiteten til molekyler avhenger av modifikasjonen av overflaten deres.
Forskerne antyder at toksisiteten til enkle C 60 fullerener skyldes det faktum at overflaten deres er i stand til å produsere superoksidanioner. Disse radikalene skader cellemembraner og fører til celledød.
Colvin og kollegene hans sa at en slik negativ egenskap til fullerener kan brukes for godt - for behandling av kreftsvulster. Det er bare nødvendig å belyse i detalj mekanismen for dannelse av oksygenradikaler. På grunnlag av fullerener vil det åpenbart være mulig å lage supereffektive antibakterielle medisiner.
Samtidig virker faren ved å bruke fullerener i forbrukerprodukter ganske reell for forskere.
Tilsynelatende er dette grunnen til at US Food and Drug Safety Commission (FDA) nylig annonserte behovet for å lisensiere og regulere et bredt spekter av produkter (mat, kosmetikk, medisiner, apparater og veterinærmedisin) produsert ved hjelp av nanoteknologi og ved bruk av nanomaterialer og nanostrukturer.
NANOTEKNOLOGI TRENGER STATSSTØTTE
Dessverre er det i Russland fortsatt ikke noe statlig program for utvikling av nanoteknologi. (I 2005 fylte det amerikanske nanoteknologiprogrammet forresten fem år.) Uten tvil vil eksistensen av et sentralisert statlig program for utvikling av nanoteknologi i stor grad hjelpe i den praktiske implementeringen av forskningsresultater. Dessverre får vi vite at det er vellykket utvikling innen nanoteknologi i landet fra utenlandske kilder. For eksempel, om sommeren kunngjorde US Standards Institute opprettelsen av verdens minste atomklokke. Det viste seg at det russiske teamet også jobbet med opprettelsen.
Det er ikke noe statlig program i Russland, men det er forskere og entusiaster: I løpet av det siste året har Youth Scientific Society (YNS) samlet mer enn 500 unge forskere, doktorgradsstudenter og studenter som tenker på fremtiden til landet sitt. For en detaljert studie av problemene med nanoteknologi, i februar 2004, på grunnlag av INR, ble et analytisk selskap "Nanotechnology News Network (NNN)" opprettet, som overvåker hundrevis av åpne verdenskilder på dette området og har behandlet over 4500 informasjonsmeldinger fra utenlandske og russiske medier, artikler, pressemeldinger og ekspertkommentarer. Nettstedene www.mno.ru og www.nanonewsnet.ru er opprettet, som mer enn 170 000 innbyggere i Russland og CIS har blitt kjent med.
KONKURRANSE AV UNGDOMSPROSJEKTER
I april 2004, sammen med bekymringen "Nanoindustri" med støtte fra "Uniastrum Bank", ble den første all-russiske konkurransen av ungdomsprosjekter om etablering av innenlandsk molekylær nanoteknologi avholdt, noe som vekket stor interesse for russiske forskere.
Vinnerne av konkurransen presenterte enestående utvikling: førsteplassen ble tildelt et team av unge forskere fra det russiske kjemiske tekniske universitetet oppkalt etter. D. I. Mendeleev under veiledning av kandidat for kjemiske vitenskaper Galina Popova, som skapte biomimetiske (biomimetiske - imitasjon av strukturer som finnes i naturen) materialer for optiske nanosensorer, molekylær elektronikk og biomedisin. Andreplassen ble tatt av en doktorgradsstudent ved Tashkent State Pedagogical University. Nizami Marina Fomina, som utviklet et system for målrettet levering av medisiner til sykt vev, og den tredje - Alexei Khasanov, en skolegutt fra Tomsk, forfatteren av teknologien for å lage nanokeramiske materialer med unike egenskaper. Vinnerne fikk verdifulle premier.
Med støtte fra banken er det utviklet en populærvitenskapelig lærebok "Nanoteknologier for alle" som forberedes for publisering, og den har fått høye vurderinger av ledende forskere.
I desember 2004 kunngjorde NNN, som ble det ledende analytiske byrået innen nanoteknologi, starten av den andre all-russiske konkurransen for ungdomsprosjekter i desember 2004, hvor hovedsponsoren igjen var Uniastrum Bank, fornøyd med resultatene av den første konkurransen. I tillegg har Powercom, en internasjonal produsent av avbruddsfri strømforsyning, også blitt sponsor denne gangen. Tidsskriftet "Science and Life" tar en aktiv del i forberedelsen og dekningen av konkurransen.
Formålet med konkurransen er å tiltrekke talentfulle ungdommer til utvikling av nanoteknologi i deres eget land, og ikke i utlandet.
Vinneren av konkurransen vil motta UMKA nanoteknologiske laboratorium. Vinnerne av andre og tredje plass vil bli tildelt moderne bærbare datamaskiner; de beste deltakerne vil motta et gratis abonnement på magasinet Science and Life. Som premier, reparasjons- og restaureringssett for kjøretøy basert på nanopartikler, tilbys et abonnement på magasinet "Universum" og månedlige CD-er "The World of Nanotechnologies".
Fokuset på prosjekter er ekstremt mangfoldig: fra lovende nanomaterialer for bilindustrien og luftfart til implantater og nevroteknologiske grensesnitt. Detaljert materiale for konkurransen er tilgjengelig på nettstedet www.nanonewsnet.ru.
I desember 2004 var byen Fryazino (Moskva-regionen) vertskap for den første konferansen dedikert til industriell bruk av nanoteknologi, hvor forskere presenterte dusinvis av utviklinger klare for implementering i produksjon. Blant dem er nye materialer basert på nanorør, ultrasterke belegg, antifriksjonsforbindelser, ledende polymerer for fleksibel elektronikk, superkapasitive kondensatorer, etc.
Nanoteknologien i Russland får fart. Men hvis forskning ikke koordineres av staten eller et omfattende føderalt program, vil ingenting sannsynligvis endre seg til det bedre. En lærebok er allerede gitt ut for fremtidige nanoteknologer.
lysbilde 2
Definisjon Nanoteknologi er et sett med metoder og teknikker som gir muligheten til å lage og modifisere objekter på en kontrollert måte, inkludert komponenter med størrelser mindre enn 100 nm, som har fundamentalt nye kvaliteter og tillater deres integrering i fullt fungerende systemer av større skala; i en bredere forstand dekker dette begrepet også metodene for diagnostikk, karakterologi og forskning av slike objekter. Nanoteknologi er teknologier rettet mot å skape og effektiv praktisk bruk av nanoobjekter og nanosystemer med ønskede egenskaper og egenskaper.
lysbilde 3
Nanopartikkel - en amorf eller semi-krystallinsk struktur med minst en karakteristisk størrelse i området 1-100 nm.
I følge den internasjonale klassifiseringen (IUPAC) er den begrensende størrelsen på nanopartikler 100 nm, selv om dette er et formelt kriterium. Konseptet med nanopartikler er ikke assosiert med størrelsen deres, men med manifestasjonen av nye egenskaper i dem i dette størrelsesområdet, som skiller seg fra egenskapene til bulkfasen til det samme materialet.
lysbilde 4
Nanomaterialer er en forskningsretning knyttet til studiet og utviklingen av bulkmaterialer av filmer og fibre, hvis makroskopiske egenskaper bestemmes av den kjemiske sammensetningen, strukturen, dimensjonene og/eller innbyrdes arrangement av strukturer i nanostørrelse.
lysbilde 5
Nanoelektronikk er et felt innen elektronikk assosiert med utvikling av arkitekturer og teknologier for produksjon av funksjonelle elektroniske enheter med topologiske dimensjoner som ikke overstiger 100 nm (inkludert integrerte kretser), og enheter basert på slike enheter, samt med studiet av de fysiske grunnlaget for funksjonen til disse enhetene og enhetene.
lysbilde 6
Nanofotonikk er et felt innen fotonikk assosiert med utviklingen av arkitekturer og teknologier for produksjon av nanostrukturerte enheter for å generere, forsterke, modulere, sende og detektere elektromagnetisk stråling og enheter basert på slike enheter, samt med studiet av fysiske fenomener som bestemmer funksjonen til nanostrukturerte enheter og oppstår under samspillet mellom fotoner og objekter i nanoskala.
Lysbilde 7
Nanobioteknologi er målrettet bruk av biologiske makromolekyler og organeller for design av nanomaterialer og nanoenheter.
Lysbilde 8
Nanomedisin er den praktiske anvendelsen av nanoteknologi for medisinske formål, inkludert forskning og utvikling innen diagnostikk, kontroll, målrettet medikamentlevering, samt tiltak for å gjenopprette og rekonstruere de biologiske systemene i menneskekroppen ved hjelp av nanostrukturer og nanoenheter
Lysbilde 9
Undersøkelsesresultater
«Halvparten av menneskene vet ikke hva nanoteknologi er, men de vet at de ikke kan leve uten den» 1 2 6 5 4 5
Lysbilde 10
lysbilde 11
Konklusjon Nanoteknologi er utvilsomt den mest avanserte og lovende retningen i utviklingen av vitenskap og teknologi i dag. Dens evner forbløffer fantasien, dens kraft inspirerer til frykt. Med ankomsten av det nye årtusenet begynte nanoteknologiens æra. Den raske utviklingen av datateknologi vil på den ene siden stimulere til forskning innen nanoteknologi, på den andre siden vil lette utformingen av nanomaskiner. Dermed vil nanoteknologi utvikle seg raskt i løpet av de neste tiårene. Mer enn halvparten av befolkningen i russiske byer er kjent med begrepet "nanoteknologi". Samtidig har de fleste av dem en positiv holdning til nanoteknologi, og tror at de kan forandre liv til det bedre. Utsiktene for nanoteknologiindustrien er virkelig storslåtte. Nanoteknologi vil radikalt endre alle sfærer av menneskelivet. På grunnlag av dem kan det lages varer og produkter, hvis bruk vil revolusjonere hele sektorer av økonomien. Verden vil ganske enkelt bygges opp igjen.
lysbilde 12
Se alle lysbildene
Hver dag nærmer vi oss den uunngåelige revolusjonen som nanoteknologi bringer. Vi lager nye enheter, får unike materialer som vi ikke har tenkt på før. Bruken av nanoteknologi i hverdagen har gjort det mulig å endre formen på gjenstander som er kjent for oss. Som et resultat fikk vi helt andre, men nyttige egenskaper ved stoffet. Virkeligheten rundt oss blir mindre farlig og mer gunstig for et komfortabelt liv. Et godt eksempel er reduksjonen av de vanlige dimensjonene til brukte elektriske enheter til størrelsen på nanopartikler som er usynlige for det menneskelige øyet. Datamaskiner blir mindre, men mye kraftigere. Nanoteknologi i hverdagen og i industrien har endret alt rundt oss betydelig.
Er det mulig å lage en form for kunstig intelligens som kan tilfredsstille alle våre behov? Svaret ligger i rasjonell anvendelse av den siste utviklingen. Nanoteknologi er veien til fremtiden, siden den påvirker alle aspekter av livene våre. Bruk av nanoteknologi gir mange muligheter, men reiser også en rekke bekymringer.
Vindu til nanoverdenen
Elektronmikroskopet lar deg se inn i mikrokosmos. Det er veldig vanskelig å umiddelbart legge merke til nanoteknologi i hverdagen uten spesialutstyr, siden de er så små at de ikke kan skilles med det blotte øye. Det er i en slik skala at stoffer viser de mest uvanlige og uventede egenskapene. Bruken av slike egenskaper lover en unik teknologisk revolusjon. De gir radikale nye muligheter, som å kontrollere menneskekroppen og miljøet.
Historien om fremveksten av nanoteknologi
Det hele starter på 80-tallet av XX-tallet med oppfinnelsen av et verktøy kalt skanning (STM). Professor James Jimzewski har tilbrakt hele sitt profesjonelle liv i en verden av nanoskala. Han er en av de første menneskene i verden som hadde muligheten til å studere materie på nivå med utrolig små verdier, milliondeler av en millimeter. Disse mikroskopene gjør det mulig å studere overflaten på samme måte som blinde leser. Da kunne ingen ane hvor nyttig nanoteknologi ville være i hverdagen og industrien.
Prinsippet om å jobbe med nanopartikler
Et skanningsmikroskop bruker en sonde som er en nål 1 atom tykk. Når den nærmer seg bare noen få nanometer fra prøven, utveksles elektroner med nærmeste nanopartikkel. Dette fenomenet kalles tunneleffekten. Kontrollsystemet oppdager endringen i tunnelstrømmen, og nå, på grunnlag av denne informasjonen, utføres en mer nøyaktig konstruksjon av topografien til overflaten til prøven som studeres. Programvaren gjør at dataene kan konverteres til et bilde som gir forskere nøkkelen til en ny verden ved hjelp av nanoteknologi i hverdagen og andre bransjer.
Ifølge James Dzhimzewski, takket være skanningselektronmikroskopet, fikk forskere for første gang bilder av atomer og molekyler og var i stand til å studere formen deres. Dette var en reell revolusjon innen vitenskapen, fordi forskerne begynte å se på mange ting på en helt annen måte, og tok hensyn til egenskapene til individuelle atomer, og ikke millioner og milliarder av partikler, slik tilfellet var tidligere.
Første oppdagelser
Bruken av ny teknologi førte til en oppsiktsvekkende oppdagelse. Da enheten nærmet seg atomet i en avstand på 1 nanometer, oppsto det en binding mellom det og atomet. Denne funksjonen gjorde det mulig å finne en måte å flytte individuelle mikropartikler. Takket være denne oppdagelsen ble det mulig å bruke nanoteknologi for et komfortabelt liv.
Som James Jimzewski, en professor ved University of California, forklarte, gjorde tunneling-skanningsmikroskopet det mulig å praktisk talt berøre molekyler og atomer. For første gang har forskere vært i stand til å manipulere atomer på overflaten av materie og skape strukturer som tidligere var utenkelige.
Denne nyfunne oppdagelsen (evnen til å observere og manipulere de minste partiklene som utgjør stoffet) gjorde det mulig å bruke nanoteknologi i alle bransjer uten unntak.
Utvikling av nanoteknologi
Fysiker og filosof Etin Klin mener at muligheten for et teknologisk gjennombrudd på grunn av nanoteknologi er ganske reell, men dette er i stor grad basert på entusiasmen til forskeren.
Som fysikeren og filosofen Etin Klin sier, har det gått mindre enn 100 år fra øyeblikket av eksperimentell bekreftelse av eksistensen av atomer til øyeblikket de var i stand til å manipulere dem. Det åpner seg muligheter for forskere som de ikke en gang kunne tenke på før. Bare takket være dette begynte regjeringen i alle utviklede land å vise interesse for de relevante vitenskapene. Det hele startet med et amerikansk initiativ i 2002 av fysikerne Roca og Benbridge. Disse forskerne kom opp med den gale ideen om at menneskeheten takket være nanoteknologi ville være i stand til å løse alle problemene den står overfor.
Denne uttalelsen var drivkraften for starten på en rekke studier som gjorde det mulig å implementere så avanserte områder innen vitenskap og teknologi som mikroelektronikk, informatikk, kjernekraftforskning, mikrobiologi, laserteknologi, medisin og mye mer.
Nanoteknologi: eksempler
I hverdagen er det så mange umerkelige, men veldig viktige stoffer, hvis tilstedeværelse vi ikke engang mistenker! La oss se på de mest slående eksemplene:
- Tannkrem. Tidligere har ingen tenkt på hvorfor et rensemiddel for tenner er annerledes. Alt dette skyldes tilstedeværelsen av visse nanopartikler. For eksempel hjelper kalsiumhydroksyapatitt, som er usynlig for det blotte øye, med å gjenopprette skadet emalje og beskytte tennene mot karies.
- Billakk. Moderne billakker, takket være nanopartikler, er i stand til å dekke grunne riper og andre hulrom dannet på kroppen. De inkluderer mikroskopiske kuler, som gir en slik effekt.
Takket være innovative teknologier har menneskeheten muligheten til å studere verden rundt oss på et "mindre" nivå. Nanoteknologi brukes i ulike aktivitetsfelt. Mikroskopiske partikler, eller som de nå heter nanopartikler, kan syntetiseres fra en rekke materialer. Størrelsen på disse partiklene overstiger ikke 100 nm.
Menneskeheten har brukt nanoverdenens unike muligheter siden antikken. For eksempel ble det historiske mesterverket til Lycurgus Cup skapt av gamle romerske mestere. Den unike strukturen til glassbegeret overrasker selv moderne håndverkere. Hvis begeret er opplyst fra utsiden, vil det være grønt, og lyses det fra innsiden, vil det være oransje-rødt. Hva er grunnen? Saken er at nanopartikler av edelmetaller (sølv og gull) er ispedd glassstrukturen.
Nanopartikler og medisin
Den første nanopartikkelen ble beskrevet av A. Einstein tilbake i 1905. Han beviste at sukrosemolekylet har en størrelse på omtrent 1 nm. Nanopartikler overvinner enkelt cellemembraner, slik at de er i stand til å trenge inn hvor som helst i kroppen vår. Denne unike egenskapen brukes i praktisk medisin for diagnostisering av ulike sykdommer.
For eksempel brukes nanopartikler til å diagnostisere kreft, mikropartikler festes til kreftceller, og deres økte konsentrasjon kan bestemme lokaliseringen av kreftfremkallende celler i kroppen. Nanoteknologi gjør det mulig å levere medisiner til et nøyaktig definert sted. Ved hjelp av nanopartikler er det mulig å akselerere prosessen med sårheling og hemme veksten av svulster.
Som du kan se, er livet vårt nært forbundet med disse mikroskopiske partiklene. Det er bevist at nanopartikler kan fungere som katalysatorer og adsorbenter. Allerede i dag brukes nanoteknologi for å lage ultratynne og ultrasterke beskyttende belegg. Likevel er de fleste vitenskapelige forskere av den oppfatning at effekten av nanopartikler på menneskekroppen fortsatt er dårlig forstått, så det er for tidlig å feire noen suksess og slå paukene.
Nanopartikler og deres forskning
Grunnlaget for å studere alle mulighetene til det ovenfor presenterte materialet er en kvalitativ Laboratorieutstyr Horiba (partikkelstørrelsesanalysatorer). For øyeblikket kan alle nanopartikler klassifiseres i henhold til flere indikatorer:
I henhold til basisstoffet;
Etter opprinnelse (naturlig, kunstig);
Etter type multidimensjonalitet.
Moderne laboratorieutstyr fra Noriba gjør det mulig å bestemme alle egenskapene til nanopartikler. Vårt firma presenterer for deg følgende modeller av laseranalysatorer fra det velkjente selskapet Horiba - SZ-100V2, LA-960V2 og LA-300. Så SZ-100 laseranalysator brukes til å studere mikropartikler som varierer i størrelse fra 0,3 nm til 8 μm, ζ-potensial og molekylvekt. Måleprinsippet er basert på fotokorrelasjonsspektroskopi. LA-950 laseranalysator er en unik maskin som kan operere i høy hastighet. Ved hjelp av dette utstyret er det mulig å forske ved hjelp av et sirkulært system i et flytende medium. Laseranalysatoren LA-300 er utstyrt med en automatisk pumpe og kan arbeide med laserdiffraksjon.
RVS LLC er en permanent partner av merkevaren Noriba. Selskapets spesialister gjennomgår jevnlig videreutdanning. Om nødvendig vil de gi deg råd og hjelpe deg med å bestemme modellen til laseranalysatoren. Vi selger kun kvalitetsprodukter.