Lecția de curs „Ce este nanotehnologia“

Explorarea naturii, omul nu încetează să uimească versatilitatea și excelența ei. Natural dorința umană de a aplica procesele, legile „peeped“ în natură în beneficiul progresului uman. Astăzi, un obiectiv cheie al dezvoltării științei moderne și industrie sunt nanotehnologie. Acest articol a oferit un material de lecție de curs testat în Nyandom tehnice feroviare, pentru familiarizarea inițială a studenților cu nanotehnologie.

Obiectiv: Pentru a afla elementele de bază ale nanotehnologiei, arată importanța lor în lumea modernă.

1. Adaptarea elevilor la perspectivele nanotehnologiei.

2. Promovarea dezvoltării de interes informativ studenților să lărgească și să aprofundeze percepțiile lor asupra impactului dimensiunii structurilor atomice într-o varietate de proprietăți fizice.

3. Pentru a promova dorința de a învăța pe cont propriu informații științifice pe internet și capacitatea de a analiza informațiile primite cu privire la dezvoltarea nanotehnologiilor.

Nano - unități consola Dolny, indicând 10 -9.

Nanoparticulă - o particulă, un obiect având o dimensiune de 1-100 nanometri.

Nanotehnologia - o tehnică funcționează cu substanță la nivelul atomilor individuali.

1. Sensul de prefixul „nano“.
2. Ce este „nanotehnologie“.
3. Etapele de dezvoltare a nanotehnologiilor.
4. "Nano" de astăzi.
5. perspective nanotehnologie.

Cele mai multe dintre studenții de azi sunt familiarizați cu termenul „nanotehnologie“, dar ceea ce este în spatele acestui cuvânt, nu știu. În cel mai bun descifra prefixul „nano“ ca un sub-multipli de fizica. Adevărat astăzi da copiilor o introducere in domeniul nanotehnologiei, despre istoria sa de dezvoltare, cu privire la evoluțiile actuale din acest domeniu și eventualele actualizări viitoare.

Sensul de prefixul „nano“? Nanotehnologie - un cuvânt folosit frecvent. Aceasta se referă la astfel de domenii științifice precum chimia, fizica, electronica, mecanica, precum si asistenta medicala si farmaceutica, industria aerospațială și industria de apărare. Acest concept este derivat din cuvantul grecesc „Platoul Nanos“, înseamnă „pitic“. Se poate presupune că această zonă în curs de dezvoltare rapidă a științei este angajată în „obiecte mici“. Asta e doar expresiile „mici“, „mici“, în acest caz, nu sunt încă destul de adecvate din cauza nanoparticulelor sunt realizate de dimensiunea particulelor de 1-100 nanometri, care este 1-100 miliarde de un metru.

Cum să ne imaginăm o astfel de distanță scurtă? Acest lucru este cel mai ușor de a face cu bani: un nanometru și metru sunt legate la scara ca o monedă și glob ieftin (de altfel, în cazul în care fiecare persoană din lume va da o monedă, ar fi de ajuns pentru a pune un lanț în jurul valorii de ekvatora.Umenshim elefant la dimensiunea unui microb (5000 nm) - apoi un purice pe spate va fi dimensiunea de doar un nanometru în înălțime Dacă brusc a scăzut la un nanometru, am putea juca fotbal foaie cu un singur atom-gros de hârtie ar părea să ne deci, egal cu 170 km ....!.

Arunca fantezia omului mic și insecte. De fapt, măsurată numai în nanometri fiind cele mai primitive, virusuri (lungimea lor medie de 100 nm). molecule de proteine ​​complexe, blocurile de lucruri vii, sunt în 10nm dimensiune. molecule simple de zeci de ori mai puțin. Cantitatea de atomi - câteva Angstrom (un Angstrom este egal cu 0,1 nm). De exemplu, diametrul unui atom de oxigen - 0,14 nm. Aici este limita inferioară a nanoworld. Acesta procese sunt de o importanță fundamentală în nanoworld - reacțiile chimice sunt realizate, aliniaza strict structura geometria cristalină a proteinelor. Cu aceste procese și activitatea nanotehnologiei în această lume special de muncă are propriile sale legi și relații care diferă în mod semnificativ de cele care operează în lumea noastră. Noi percepem un fenomen în termeni de legi familiare. De exemplu, putem explica de ce structura poate prăbuși, sau de ce corpul se misca selectorul de viteză pentru un timp de inerție. Cu toate acestea, am fost surprins de faptul că o picătură de apă, zbura, sau chiar unele tipuri de șopârle sunt păstrate pe tavan ca și în cazul în care legea gravitației nu acționează asupra lor. Este surprinzător pentru noi, și astfel de evenimente comune, ca frunzele nesmachivaemost ale anumitor plante sau fructe. Toate acestea ne face să ne gândim la ce forțe se află la locul de muncă în acest caz.

Ce este „nanotehnologie“? Fenomene de cercetare în acest domeniu consacrat acum o mulțime de atenție nu numai în fizică și chimie, dar și în alte științe naturale. În acest sens, trebuie subliniat faptul că organismul nostru oferă o serie de exemple de procese „nanotehnologie“, cum ar fi de respirație sau de digestie. Să luăm, de exemplu, Patty. Imaginați-vă că suntem bucuroși să-l mănânce pentru masa de prânz. Cum cotlet la ficat, rinichi? Divizate la atomi și molecule singulare, și că, la nivel molecular merge asimilarea hranei. Lucrul la atomii individuali si molecule care nivelul doar angajat și nanotehnologie. Premiul Nobel pentru cercetările sale în domeniul electrodinamicii cuantice RP Feynman a spus: „Dacă natura timp de milioane de ani de lucru la nivel de atomi și molecule, atunci de ce nu o pot face noi?“. Cele mai interesante și cele mai dificile din nanoworld - totul în legătură cu natura. Există mai multe exemple de modul în care o persoană este doar începutul pentru a descoperi fenomenele și proprietățile nanoworld care fauna sălbatică a stăpânit mult timp.

Este una dintre proprietățile naturii, numit „efect de lotus“. Acesta se află în faptul că această floare lasă întotdeauna să rămână curată. Atunci când plouă picăturile de apă nu se uda frunzele, si doar rola cu ei, trăgând murdăria. Acest lucru se explică prin structura suprafeței frunzelor. Acesta este acoperit cu umflaturi mici de la o înălțime de 5 până la 10 microni, iar butoanele de sunt mai numeroase și nanovolosiki. Această structură este în mare măsură de auto-curățare coli și impermeabilitate de apă. Acum nanotechnologists tind să folosească „efectul lotus“ în dezvoltarea lor de sticlă, culori auto-curățare și țesături.

O alta dintre marile inventii ale naturii - Gecko piciorului. Gecko - șopârlă mici, celebru pentru faptul că se poate deplasa liber pe pereții verticali și chiar tavanul. Și toate pentru că picioarele sunt acoperite până la o formă specială de miliarde de cele mai fine fire de par. Ele sunt în contact strâns cu suprafața și sunt atrași de ea, din cauza așa-numitele forțe Van der Waals, forțele care acționează între molecule. Nanotechnologists creat deja analogi experimentale de astfel de nanolipuchek bazate pe nanotuburi de carbon - este posibil ca în curând toată lumea va fi în măsură să vă încercați în rolul lui Spider-Man.

Multe dintre lungi, utilizate de către omenire este „nano-obiecte“ sunt materiale. Unul dintre cele mai vechi exemple de astfel de sisteme sunt sticla colorata, nanoparticule de metal vopsite, tehnologie pentru producerea de care era cunoscut în Egiptul antic. Această tehnologie a supraviețuit până în zilele noastre, care intră în culoarea de bază a stelelor de la Kremlin. Puțini oameni știu că sticla rubin, în sensul literal este aurul, pentru că este o nanoparticulă de aur, „dizolvat“ în sticlă de înaltă calitate. O gamă largă de culori - de la purpuriu la galben - poate fi văzut în „violet Cassia“, care este un nanoparticule de aur distribuite uniform în acidul staniu gel, și numit după Hamburg steklovara Andreas Cassius (secolul XVII) .În muzeu unic de ceramică de artă, plasat într-un mic oraș italian Faenza, vizitatorii pot admira exponatele, decorate cu glazura de culoare, care a fost dezvoltat de olarii tehnologia Umbria este încă în secolul al XV-lea și a folosit un ultradi reflectorizant particule metalice -dispersed pentru a conferi luminozitate ceramica neobișnuite.

In nanotehnologie cel mai general sens includ crearea și utilizarea de materiale, dispozitive și sisteme tehnice a căror funcționare este definit nanostructură, adică fragmentele sale ordonate variind în mărime la 1 la 100 nm.

Nanotehnologia - acesta este modul de a crea structurile nanometrice, care oferă materiale și dispozitive utile, de multe ori proprietăți neobișnuite pentru noi. Nanotehnologia face posibilă pentru a plasa particulele de medicament în nanocapsulele și să se concentreze pe celulele bolnave cu precizie fără a deteriora în apropiere. Filtru, străpuns cu canale de nanometri nenumărate pentru a trece apa, dar prea îngustă pentru contaminanți și microbi, de asemenea, produse nanotehnologiei. În laboratoarele de nanotehnologie sunt deja confruntă cu supermaterialy - fibre de carbon, este de mii de ori mai puternice decât cele din oțel, de acoperire, ceea ce face obiectul invizibil. Crearea de materiale cu astfel de proprietăți remarcabile au devenit posibile datorită faptului că activitatea nanotehnologie cu materia la nivel atomic și molecular.

Celulele solare transformă energia luminii naturale în electricitate. Anterior, astfel de dispozitive au fost numai pe stațiile spațiale, cel mai scump dintre ele a dat eficiență doar 34%. Nanotehnologia strâns set despre energia solară. Bateria solară a unei noi generații - este un film de polimer ieftin, în loc de siliciu cristalin scump pentru a fi tratate pe un mașini ușor reprelucrate pentru producția de film fotografic. Acest polimer în timpul curenții de iluminare apar și să fie colectate cu atenție și să dea consumatorului utilizarea energiei nanotehnologiei: acoperire conținând fullerene. Noile celule solare vor avea o serie de avantaje semnificative față de bateriile convenționale pe bază de siliciu, care sunt utilizate în prezent. În primul rând, elementele unui nou tip de putere nu necesită directe razele soarelui, astfel încât va fi capabil să genereze electricitate chiar și în vreme tulbure. În plus, costul de producție al acestor baterii vor fi mult mai mici fabricarea bateriilor pe baza costurilor de siliciu.

Fiecare dintre noi este familiarizat cu jucători de energie, aparate de înregistrare de voce, lanterne, jucării. fundația ei - convențional baterie litiu-ion. Aici, de asemenea, putem vedea primele rezultate ale dezvoltării nanotehnologiei. Recent a început producția comercială de baterii litiu-ion care contin nanoparticule si materiale nanoporoase - acestea sunt încărcate cu viteza de ieri de neconceput: până la 80% în doar un minut (acest obicei durează câteva ore). Imaginați-vă ce un avantaj pentru mașinile electrice dau această noutate!

Mai recent, au existat medicamente anti-tumorale in forma de nanocapsule. Astfel de preparate atacă în special celulele tumorale, fara a afecta corpul ca un întreg (spre deosebire de mijloacele tradiționale de cancer) eficacitatea tratamentului creste astfel de multe ori. Acțiunea antimicrobiană a argintului crește brusc atunci când sunt aplicate ca nanoparticule. Timp de mai mulți ani, există vindecare pansamente pentru arsuri și răni grave, care conțin un nanoargint. În viitorul apropiat va începe producția comercială de pansamente chitosan care accelerează în mod semnificativ vindecarea rănilor. Nanotsementa intenționează să elibereze oasele - aceasta va fi rezolvată prin crearea unui fel de schelet, care apoi crește țesutul osos natural.

nanotechnologists Moscova au dezvoltat un televizor care poate fi rulată într-o rolă. Este o grosime de câțiva milimetri și este un LED organic. Până în prezent, el are un dezavantaj serios - stratul de suprafață a aerului se deteriorează rapid.

Inginerii de la Institutul Fraunhofer pentru circuite integrate IIS a dezvoltat un transformator de tensiune care poate funcționa de la o tensiune de intrare de 20 milivolți. Acest electroreceivers miniatură acționa cel mai mic curent, și pot primi de la mediul înconjurător, de exemplu, căldura corpului de la un om.

Când diferența de temperatură de numai 2 ° C (de exemplu, între pielea umană și spațiul înconjurător) generator de căldură 2x2 cm, cu un transformator nou generează o tensiune IC la 4 mV. O astfel de miniatură și, prin urmare, economic pentru fabricarea de transformatoare de tensiune sunt de mare avantaj în multe aplicații: în tehnologie medicală, în ingineria sistemelor de clădiri, mașini, în sisteme de automatizare și logistică.

Ceea ce ne putem aștepta de la nanotehnologie? Este planificat pentru a crea roboți-moleculare medicii care au „trăit“ ar fi în interiorul corpului uman, de avertizare cu privire la boli, sau chiar să le elimine. Mai mulți roboți moleculare complexe va preveni îmbătrânirea organismului, vindeca bolnavi în fază terminală. La fabricarea acestor roboți va colecta nici un produs de la atomi și molecule, care, desigur, pentru a îmbunătăți calitatea produselor. Agricultura complet transformată, ca, de exemplu, un pahar de lapte poate fi obținut prin simpla apăsare a butoanelor. Complexe de roboți moleculare imediat de atomi va produce toate procesele chimice care într-un organism viu, și veți obține acest pahar de lapte proaspăt. Ecologie va fi reamenajate asistente medicale robotice, care va transforma deșeurile reciclabile la original.

Toate campurile sunt obligatorii

Informația este disponibilă numai pentru utilizatorii înregistrati.

Stimați colegi. Sunt rugați să fie atenți atunci când face o cerere. Pe baza formularului completat se emite un certificat electronic. În cazul datelor incorecte a indicat organizația nu este responsabilă.