Нанотехнологии - это научно-техническая революция, не только наука, но и общество, государство

 Наномир - это не много размеров. 

Особенность нанопродуктов является их инновационной (новизна для производителя и потребителя). 

В основе наноразмерного и микроразмерного состояния - явные различия. 1-100 нанометров много больше, чем у частиц больших размеров. Это определенное отношение к ее весу. Они начинают слипаться, укрупняться. В этих уже достигнутых условиях все становится все меньше и меньше. 

Интересные, возможно, и для многих неожиданных фактов - во всем мире существует множество нано-общественных и продуктов, в которых присутствуют наночастицы, защищающие от скольжения и с помощью заряженного электрического слоя. не отдельную наночастицу, заряженную электрическим слоем мицеллу. Это ультрадисперсные или коллоидные системы. Например, молоко, какао, студень, кисели, туман, разные суспензии, эмульсии и так далее. 

Использование наночастиц в качестве добавок позволяет улучшить качество многих товаров: косметика, лекарственные препараты, смазочные материалы, топливо, защитные и упрочняющие пленки, металлические и полимерные материалы, текстильные материалы, катализаторы, мембраны, красители, упаковочные материалы, бумага, детекторы, сенсоры и так далее. далее. Во многих случаях улучшение качества материалов происходит из-за изменений в наночастицах и материалах (наночастицах, вводимых в объем материала или наносимых на поверхность). 

НАНОТЕХНОЛОГИИ – это технологии, направленные на создание и использование нанообъектов и наносистем с заданными свойствами и характеристиками. 

Наномир — часть реального привычного нам мира, только часть эта настолько малых размеров, что увидеть ее с помощью обычного 

человеческого зрения совершенно невозможно. 

НАНОТЕХНОЛОГИЕЙ называется междисциплинарная область науки, в которой изучаются закономерности физико-химических процессов в пространственных областях манометровых размеров с целью управления отдельными атомами, молекулами, молекулярными системами при создании новых молекул, наноструктур и материалов со специальными физическими, химическими и биологическими свойствами. 
 

В ОСНОВЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ ЛЕЖИТ ФАКТ: СВОЙСТВА ОДНОГО И ТОГО ЖЕ ВЕЩЕСТВА в наноразмерном и микроразмерном состояниях резко отличаются. Дело в том, что поверхностная энергия частиц размерами 1-100 нанометров много больше, чем у частиц больших размеров. Это определяется отношением поверхности частицы к ее весу, у наночастиц это отношение наибольшее.  Они притягивают на себя все что возможно в сфере их нахождения, в том числе и друг друга, начинают слипаться, укрупняться. И в этом уже укрупненном состоянии соотношение их поверхности к весу становится меньше, они входят в состояние равновесной стабильности, поверхностная энергия уменьшается, значит, уменьшаются и их активность и индивидуальная ценность.
 ОТМЕТИМ ИНТЕРЕСНЫЙ, ВОЗМОЖНО, ДЛЯ МНОГИХ НЕОЖИДАННЫЙ ФАКТ – в окружающем нас мире существует множество нановеществ и продуктов, но там наночастицы защищены самой природой от слипания с помощью заряженного электрического слоя и за счет этого внимание акцентировалось больше на защищенных частицах (мицеллах), которые представляли собой уже не отдельную наночастицу, а заряженную электрическим слоем мицеллу. Подобные системы распространены в быту и хорошо знакомы любому из нас. Это ультрадисперсные или коллоидные системы. Например, молоко, какао, студень, кисели, туман, разные суспензии, эмульсии и т.д. Их всех объединяет то, что коллоидные частицы - не отдельный класс веществ, а особое состояние любого вещества, находящегося в наноразмерном состоянии и окруженного заряженной оболочкой. Поскольку заряд оболочек в данной коллоидной системе одноименный, то все частицы стабилизированы этим зарядом и не могут притягиваться друг к другу (ведь одноименные заряды отталкиваются друг от друга). 

Приготовил работу Сунаев Никита


Источник: 

Вещества, созданные на основе нанотехнологий, называют наноматериалами. Невооруженным глазомчеловек способен увидеть предмет, размером примерно 10 тыс. нм. От использования нанотехнологий впоследние годы стали зависеть темпы научно-технического прогресса.

В научный оборот термин «нанотехнологии» ввел в 1974 г. японский физик Норио Танигучи, предложивший егодля обозначения механизмов, размером менее одного микрона.

Считается, что предтечей нанотехнологий был Дж. Истмэн, изготовивший в 1883 г. фотопленку. В 1905 г. А. Эйнштейн опубликовал работу, в которой доказывал, что размер молекулы сахара составляет примерно 1 нм. В 1931 г. немецкие физики М. Кнолл и Э. Руска создали электронный микроскоп, впервые позволившийисследовать нанообъекты. В 1959 г. Р. Фейнман впервые описал методы, которые впоследствии назовутнанотехнологиями, предположив возможность перемещать атомы отдельно, механически — при помощиманипулятора соответствующего размера.

Широкой публике нанотехнологии стали известны благодаря американскому футурологу Э. Дрекслеру, опубликовавшему в 1986 г. книгу «Машины созидания: грядет эра нанотехнологии», где прогнозировалсяскорый и бурный рост этой отрасли высоких технологий (см. Хай-тек). Однако до сих пор нанотехнологиинаходятся в начальной стадии развития, хотя очевидно, что, став достоянием завтрашнего дня, они кореннымобразом изменят облик нашей планеты.

В силу того, что в наномасштабе площадь поверхности на единицу объема чрезвычайно велика, нанотехнологии способны кардинально изменить методы, ныне применяемые в микроэлектронике, оптоэлектронике, медицине, энергетике и проч.

Например, проектируемые в настоящий момент электрические магистральные кабели на углеродныхнанотрубках способны проводить ток высокого напряжения лучше медных проводов и при этом весить в 5–6раз меньше. Существует проект создания наносистемы для введения медикаментов, изменяющихопределенные биологические функции внутри живых организмов, в частности, для развития иммунитетапротив конкретных болезнетворных организмов. 
 

Возможно создание нанороботов-врачей, которые способны, находясь внутри организма, устранять всевозникающие повреждения и бесконечно регенерировать отмирающие клетки, что теоретически можетобеспечить человеку физическое бессмертие.

Ожидается, что уже в 2025 г. появятся первые роботы, созданные на основе нанотехнологий, которые смогутконструировать из готовых атомов любой предмет. Молекулярные роботы способны будут производить пищу, заменив сельскохозяйственные растения и животных. Новые виды промышленности не будут производитьотходы, отравляющие планету, что позволит стабилизировать экологическую обстановку.

Первые практические результаты в области нанотехнологий уже достигнуты. Так, в 1998 г. голландский физикС. Деккер создал транзистор на основе нанотехнологий. Наноматериалы используют для изготовлениязащитных и светопоглощающих покрытий, спортивного оборудования, светоиспускающих диодов, топливныхэлементов, лекарств и медицинской аппаратуры, материалов для упаковки продуктов питания, косметики иодежды. Нанопримеси на основе оксида церия уже сейчас добавляют в дизельное топливо, что позволяет на4–5% повысить КПД двигателя и снизить степень загрязнения выхлопных газов.

В 2005 г. компания Intel создала прототип процессора, содержащего наименьший структурный элементразмерами примерно 65 нм. В том же году компания Altair Nanotechnologies (США) объявила о созданиинаноматериала для производства аккумуляторов нового поколения.

Нанотехнологии имеют и блестящее военное будущее, в т. ч. в областях создания и противодействия«невидимости», энергетических ресурсов, самовосстанавливающихся систем (например, автоматическойпочинки поврежденной поверхности танка или самолета), связи, обнаружения химических и биологическихзагрязнений. Возможно создание военных роботов размером в 200 микрон, способных отравлятьнезащищенных людей (летальная доза токсина ботулизма составляет 100 нг, количество вещества, достаточное для уничтожения человечества, может храниться в чемодане).

Еще в 1995 г. американский адмирал Д. Джеримайя заявил: «Нанотехнологии способны радикально изменитьбаланс сил, в большей степени, чем даже ядерное оружие». Вместе с тем, такой крупный ученый как ФрименДайсон скептически относится к мировому нанодвижению. По его мнению нанотехнологии стали ширмой длябольшого количества научных шарлатанов, которые используют модную вывеску для ненаучныхэкспериментов или просто для осваивания бюджетов.

Очевидно, что в ближайшие 10 лет нанотехнологии приведут к такому рывку научно-технического прогресса, что обладающие ими страны окончательно и бесповоротно закрепят свое лидирующее положение в мире. Неудивительно, что ведущие державы тратят огромные средства на поддержку исследований в этой области. Так, в США только федеральные ассигнования на нанотехнологические программы и проекты выросли с 464млн долларов в 2001 г. до 1 млрд долларов в 2005 г. Еще 2 млрд долларов в 2005 г. потратили на те же целиамериканские корпорации (в т. ч. HP, NEC и IBM).

Исследования в этой сфере активно ведутся также в странах Евросоюза, в Японии, Австралии, Канаде, Китае, Южной Корее, Израиле, Сингапуре, Бразилии. Общемировые затраты на нанотехнологические проектыпревышают 9 млрд долларов в год.

Прогнозы показывают, что к 2015 г. суммарная стоимость товаров, производимых с использованиемнаноматериалов, приблизится к 1 трлн долларов.

Россия, не успевшая к технологическому буму 1990-х гг., связанному с телекоммуникациями, теперь имеет всевозможности войти на равных правах в будущее, которое обещают нанотехнологии, названные президентомВ. Путиным в послании Федеральному собранию 2007 г. «локомотивом всех высоких технологий».

Пока в этой области явного превосходства нет ни у кого. Всем ясно, что именно здесь будет совершен прорыв. 21 июня 2007 г., выступая на заседании правительственного совета по развитию нанотехнологий, первыйвице-премьер РФ С. Иванов заявил, что российское государство готово всемерно поддерживатьнациональную наноиндустрию и собирается выделить на развитие наноиндустрии до 2015 г. около 200 млрдруб.

19 июля 2007 г. для содействия реализации государственной политики в сфере нанотехнологий, реализациипроектов создания перспективных нанотехнологий и наноиндустрии была создана Государственнаякорпорация «Российская корпорация нанотехнологий». Генеральным директором ГК «Роснанотех» с 22сентября 2008 г. является А. Чубайс. 

— Нанотехнология область фундаментальной

и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью

теоретического обоснования,

практических методов исследования, анализа и синтеза, а также

методов производства и применения

продуктов с заданной атомной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами.

«Мы живем в эпоху, когда

расстояние от самых безумных

фантазий до совершенно реальной

действительности сокращается с

невероятной быстротой»

М.. Горький

Нанотехнология в настоящее время еще не нашла широкого практического применения. Но смею вас уверить, это дело времени. В самом ближайшем будущем мы будем пользоваться вещами, изготовленными с помощью нанотехнологий. Уже сейчас можно говорить об изделиях, прошедших путь от лаборатории до завода. Современные изделия, изготовленные с помощью нанотехнологий, имеют в своем составе углеродные нанотрубки, которые, в свою очередь, являются основой для других нанопродуктов, выпускаемых в настоящее время. Что представляют собой углеродные нанотрубки? Они были открыты в 1991 году и представляют собой протяженные цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной несколько сантиметров. Оказалось, что они обладают удивительными свойствами. Благодаря этим свойствам им было найдено множество применений. К примеру, их можно использовать в электронике, компьютерной индустрии, медицине и даже в промышленности. Как можно применить нанотехнологии в медицине? Благодаря своим свойствам наноматериалы могут использоваться для замены тканей человека. Оказывается, клетки организма распознают такие материалы как свои. Даже сейчас достигнуты успехи в изготовлении наноматериала, который может имитировать костную ткань. Микроскопические размеры наноматериалов позволяют использовать их в качестве капсул, с помощью которых осуществляется доставка лекарственных средств в нужные места организма. Их можно использовать в качестве фильтра жидкостей организма от вредных веществ и вирусов. Сейчас большое распространение получают миниатюрные устройства, помещаемые внутрь организма для диагностики и лечебных целей.

Источники: https://shkolazhizni.ru/world/articles/16237/
https://docviewer.yandex.ru/view/574909181/?*=sVWsZwtTI%2Fi3pruzAYExCeH0g3p7InVybCI6InlhLWJyb3dzZXI6Ly80RFQxdVhFUFJySlJYbFVGb2V3cnVESGZjLTFuakVRNmtNVGVLd0xWM3dLRmYwTjBFTlY2c18wMFowdkZvVUtIMHFrY2pQbHBEdmFMaXh0azRIaTNZNG53a1VjS01GXy1RbjBqbWFKVW41WmhUWXlZejFZRGJGRWJiVFo5Vk9QNERSSjBsWVEydWNrN0wzR1ZOSFVialE9PT9zaWduPUk2aGFTcUxLRi1rNTJhcTBneUdBWXQwQzRETDBDaWpVN2x1MjczR3MxUHc9IiwidGl0bGUiOiJuYW5vdGVobm9sb2dpaV92b2tydWdfbmFzLnBwdHgiLCJ1aWQiOiI1NzQ5MDkxODEiLCJ5dSI6IjcxOTA4MTE4ODE0NTkxODg2MjciLCJub2lmcmFtZSI6ZmFsc2UsInRzIjoxNTUyMzI0MjM5Nzk0fQ%3D%3D&page=13

Из школьного курса физики мы помним, что приставка «нано» обозначает 10 в минус девятой степени, или одну миллиардную часть числа. В нанотехнологнях используются материалы на молекулярном и атомарном уровне, размеры которых меньше 100 нанометров, то есть столь малые, что увидеть их можно только через мощнейшие микроскопы.

Этот «минимализм» позволяет делать поистине уникальные изобретения. Кроме того, в созданных искусственно наноструктурах изменяются некоторые физические свойства вещества, что позволяет изготовлять новые материалы с неожиданными параметрами.

Самым важным открытием в этой области считаются нанотрубки, обнаруженные совершенно случайно. В 1991 году японский физик Иджима занимался изучением свойств графита при воздействии на него электрической дуги. Осадок, полученный в результате, показался ему необычным. Когда осадок рассмотрели в мощный микроскоп, обнаружилось, что он состоит из микроскопических нитей и волокон, причем их диаметр не превышает нескольких нанометров. Эти волокна ученые назвали нанотруб-ками и занялись их исследованием и изготовлением различными способами. На изучение нано-технологий стали выделяться огромные средства, и новые открытия показали, что это не напрасная трата денег.

Оказалось, что свойства у на-нотрубок весьма неожиданны. При столь малых размерах они обладают огромным запасом прочности и упругости. Кроме этого, нанотрубки способны выдерживать действия высоких и низких температур, сырость и влажность. Если соединить несколько нанотрубок, то получится совершенно уникальный материал, которого ранее просто не существовало. Листы, образованные из многослойных нанотрубок, отличаются очень большой гибкостью и прочностью, какие недостижимы для обычных материалов. Правда, до недавних пор удавалось получать лишь крошечные листы соединенных между собой нанотрубок.

Но недавно группа ученых из США и Англии создала установку, способную воспроизводить за минуту ленту из нанотрубок шириной около 7 см и длиной 14 м. Создатели говорят, что эта лента прочнее стали и пластмасс, при этом прозрачная и гибкая, а при нагревании испускает свет. Кроме того, под солнечными лучами она аккумулирует энергию. При всех своих уникальных свойствах материал отличается сверх легкостью. Естественно, что подобный материал незаменим в любой отрасли хозяйства.

Исследователи давно уже начали работать над созданием практически невидимой «начинки» для телевизоров или мобильных телефонов на основе нанотрубок. Само собой, это существенно изменяет внешний вид техники, а кроме того, и ее внутренние свойства — значительно уменьшается вес и объем, и в то же время изделие становится более мощным и долговечным.

Естественно, что нанотрубки заинтересовали и создателей компьютеров. Все чаще говорят, что вскоре произойдет полная революция в программном обеспечении — появятся новые супермощные компьютеры нового поколения на основе нанотехнологий. Ученые утверждают, что использование нанотехнологий — прямой путь для создания компьютеров с искусственным интеллектом, не уступающим человеческому.

Также специалисты обещают, что вскоре благодаря нанотех-нологиям появятся уникальные новинки для мобильной’связи. Дэвид Бишоп, вице-президент одной из американских компаний, занимающейся нанотехно-логиями, недавно заявил: Мы создадим набор технологий, которые позволят мобильным телефонам распознавать запахи, звуки и визуальные образы так же, как и человек. Это поможет людям полноценно общаться, находясь друг от друга даже на расстоянии 3 тысяч миль. Мы хотим достичь качества передачи звука, создающего иллюзию полного присутствия собеседника рядом с говорящим». При этом телефоны, созданные с помощью нанотехнологий, будут очень малы и легки.

Уже существуют лекарства на основе нанотрубок. Их уникальность состоит в том, что они доставляются непосредственно в больную клетку. Некоторые врачи смело заверяют, что вскоре можно будет вылечить страшные и смертельные болезни. Например, исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сант-Луисе разработали метод, который с помощью нанотехнологий позволяет обнаруживать злокачественные опухоли на очень ранних стадиях.

А буквально на днях появилось сообщение о том, что в Техасе сделан смелый опыт, в котором удалось нарастить живые клетки на нанотрубки. Это значительный прорыв в науке, который вскоре может привести к созданию биороботов и мыслящих машин…

Нанотехнологие могут широко применяться в привычном нам быту. Интересна такая новинка -ткани, изготовленные с их помощью. Они не мнутся и не пачкаются благодаря своим уникальным свойствам и практически не подвергаются износу.

Кроме того, наночастицы уже используются для создания чистящих средств, в том числе зубных паст. Из-за своих микроскопических размеров они проникают в самые недоступные места и избавляют от ранее невыводимых пятен. Также наночастицы успешно очищают воду, воздух, некоторые продукты питания.

Машины, окрашенные с помощью краски, содержащей наночастицы, практически не царапаются и обладают гораздо большей прочностью. После небольшого удара краска сама восстанавливается, а микротрещины затягиваются. А сейчас ведутся работы по созданию такого автомобильного покрытия на основе наночастиц, которое сможет и после значительной аварии принять прежнюю форму.

Есть и еще одна приятная для автомобилистов новинка, — уникальный стеклоочиститель на основе наночастиц кремния. Если им обрызгать машину, то стекло очень долго будет оставаться чистым. На нем образуется сверхтонкий скользкий слой, за который любая грязь просто не может «зацепиться». Естественно, что не только машины можно обработать этим составом, но и любые стеклянные поверхности, вплоть до огромных небоскребов, которые после этого будут практически вечно сверкать чистотой.

Естественно, что это далеко не полный перечень всех новшеств, которые появились в нашем мире благодаря нанотехнологиям. Но наука эта совсем новая и так быстро развивающаяся, что, возможно, в ближайшие дни или месяцы мы услышим о глобальном прорыве в мире науки, сделанном благодаря крошечным нано-частицам…

Источник:  http://www.osimira.com/?p=29914