نانوشیمی تکامل یک موضوع تحقیقاتی در شیمی است. جهات و مفاهیم اساسی نانوشیمی

همانطور که در بالا گفته شد، به دلیل قرار گرفتن نانوجهان در مرزهای فیزیک کلاسیک و مکانیک کوانتومی، دیگر اشیاء آن را نمی توان کاملاً یکسان و از نظر آماری غیرقابل تشخیص در نظر گرفت. همه آنها مجزا هستند و یک نانوذره از نظر ترکیب، ساختار و بسیاری از پارامترهای دیگر با نانوذره دیگر متفاوت است (به عنوان مثال فولرن C 60 و C 70). غیرممکن است که وجود ناهمگونی‌ها و بی‌نظمی‌ها را در ساختار یک شی نادیده بگیریم و از ویژگی‌های متوسط ​​و یکپارچه برای توصیف آن استفاده کنیم، همانطور که در فیزیک کلاسیک مرسوم است. ویژگی نانو اشیاء در این واقعیت نهفته است که اندازه آنها متناسب با شعاع عمل نیروهای برهمکنش بین اتمی است، یعنی. با فاصله ای که اتم های یک جسم باید حذف شوند تا اثر متقابل آنها تا حد قابل توجهی بر خواص آن تأثیر نگذارد. با توجه به این ویژگی، نانو اجسام با یکدیگر و با محیط برهمکنش متفاوتی نسبت به ماکروبدی ها دارند. علمی که به بررسی خواص نانوساختارهای مختلف و همچنین توسعه روش های جدید برای تولید، مطالعه و اصلاح آنها می پردازد. نانو شیمی. او آماده سازی و خواص نانوسیستم های مختلف را مطالعه می کند. نانوسیستم هامجموعه ای از اجسام را نشان می دهد که توسط یک گاز یا مایع احاطه شده اند. چنین اجسامی می توانند خوشه ها و مولکول های چند اتمی، نانوذرات و نانوبلورها باشند. اینها اشکال میانی بین اتم ها و اجسام ماکروسکوپی هستند. اندازه سیستم ها در محدوده 0.1-100 نانومتر باقی می ماند.

یکی از وظایف اولویت دار این حوزه دانش، ایجاد رابطه بین اندازه یک نانوذره و خواص آن است. در نانو شیمی، نقش اثرات اندازه کوانتومی، باعث تغییر در خواص یک ماده بسته به اندازه ذرات و تعداد اتم ها یا مولکول های موجود در آنها می شود. نقش اثرات اندازه به قدری زیاد است که تلاش می‌شود تا جداولی از وابستگی ویژگی‌های خوشه‌ها و نانوذرات به اندازه و هندسه آنها مانند جدول تناوبی ایجاد شود. اثرات اندازه کوانتومی خواصی مانند ظرفیت گرمایی، هدایت الکتریکی، برخی از خواص نوری و غیره را تعیین می کند.

تغییرات در ویژگی ها به دو دلیل اصلی مرتبط است: افزایش کسر سطح و تغییر در ساختار الکترونیکی به دلیل اثرات کوانتومی. خواص اتم هایی که در نزدیکی سطح قرار دارند با خواص اتم های واقع در قسمت عمده ماده متفاوت است، بنابراین سطح یک ذره را می توان به عنوان حالت خاصی از ماده در نظر گرفت. هر چه کسری از اتم های واقع در سطح بزرگتر باشد، اثرات مرتبط با سطح قوی تر است (شکل 9).

برنج. 9. نسبت اتم های "سطح" (1) و اتم های واقع در حجم ماده (2) بسته به اندازه ذرات تغییر کنید.

ویژگی های ساختار الکترونیکی نانو اشیاء با افزایش خواص کوانتومی مرتبط با کاهش اندازه توضیح داده می شود. ویژگی‌های غیرمعمول نانوساختارها، کاربرد فنی بی‌اهمیت آن‌ها را پیچیده می‌کند و در عین حال چشم‌اندازهای فنی کاملاً غیرمنتظره‌ای را به وجود می‌آورد.

تفاوت های قابل توجهی در خواص نانوذرات در اندازه ذرات کمتر از 100 نانومتر شروع می شود. از دیدگاه انرژی، کاهش اندازه ذرات منجر به افزایش نقش انرژی سطحی می شود که منجر به تغییر در خواص فیزیکی و شیمیایی اجسام کوچک می شود.

موضوعات تحقیق نانوشیمیاجسامی با چنین جرمی هستند که اندازه معادل آنها (قطر کره ای که حجم آن برابر با حجم جسم است) در محدوده نانومتر (0.1 - 100 نانومتر) باقی می ماند. به طور معمول، نانو شیمی را می توان به نظری، تجربی و کاربردی تقسیم کرد (شکل 10).

برنج. 10. ساختار نانوشیمی

نانو شیمی نظریروش‌هایی را برای محاسبه رفتار نانوجسم‌ها با در نظر گرفتن پارامترهایی از وضعیت ذرات مانند مختصات و سرعت فضایی، جرم، ویژگی‌های ترکیب، شکل و ساختار هر نانوذره توسعه می‌دهد.

نانو شیمی تجربیدر سه جهت توسعه می یابد. در داخل اولینکه کاملاً با بخش شیمی تجزیه مرتبط است، روش‌های فیزیکوشیمیایی فوق حساس در حال توسعه و استفاده هستند که قضاوت درباره ساختار مولکول‌ها و خوشه‌ها شامل ده‌ها و صدها اتم را ممکن می‌سازد. دومیناین جهت پدیده‌ها را تحت تأثیرات محلی (محلی) الکتریکی، مغناطیسی یا مکانیکی بر روی نانو اجسام مورد مطالعه قرار می‌دهد که با استفاده از نانوپروب‌ها و دستکاری‌کننده‌های ویژه اجرا می‌شود. هدف مطالعه برهمکنش تک تک مولکول‌های گاز با نانو اجسام و نانو اجسام با یکدیگر، شناسایی امکان بازآرایی‌های داخلی بدون تخریب مولکول‌ها و خوشه‌ها و متلاشی شدن آن‌ها است. این جهت همچنین به امکان "مجموعه اتمی" یک نانو جسم با ظاهر مطلوب در هنگام حرکت اتم ها در امتداد سطح یک بستر (ماده پایه که سطح آن تحت انواع مختلف پردازش قرار می گیرد، در نتیجه که لایه هایی با خواص جدید تشکیل می شود یا فیلمی از ماده دیگری رشد می کند). در داخل سومجهت‌ها، ویژگی‌های ماکروسینتیکی مجموعه‌های نانوجسمی و توابع توزیع آن‌ها بر روی پارامترهای حالت تعیین می‌شوند.

نانو شیمی کاربردیشامل: توسعه مبانی نظری برای استفاده از نانوسیستم ها در مهندسی و فناوری نانو، روش هایی برای پیش بینی توسعه نانوسیستم های خاص تحت شرایط استفاده از آنها و همچنین جستجوی روش های بهینه عملیات ( نانو شیمی فنی) ایجاد مدل‌های نظری رفتار نانوسیستم‌ها در طول سنتز نانومواد و جستجوی شرایط بهینه برای تولید آنها نانو شیمی مصنوعی) بررسی نانوسیستم‌های بیولوژیکی و ایجاد روش‌هایی برای استفاده از نانوسیستم‌ها برای مقاصد دارویی نانو شیمی پزشکی) توسعه مدل‌های نظری شکل‌گیری و مهاجرت نانوذرات در محیط و روش‌هایی برای تصفیه آب‌های طبیعی یا هوا از نانوذرات. نانوشیمی زیست محیطی).

در مورد اندازه اشیاء مورد مطالعه، باید در نظر گرفت که مرزهای فاصله نانومقیاس در شیمی دلخواه هستند. خواص یک بدن به درجات مختلف نسبت به اندازه آن حساس است. برخی از ویژگی ها در اندازه های بزرگتر از 10 نانومتر و برخی دیگر - بیشتر از 100 نانومتر ویژگی خود را از دست می دهند. بنابراین، به منظور حذف ویژگی های کمتر از در نظر گرفتن، حد بالای نانو بازه 100 نانومتر در نظر گرفته می شود.

در این بازه، هر خاصیت به طور خاص به جرم و حجم آن بستگی دارد. بنابراین، شیء نانوشیمی را می توان اجسامی دانست که دارای فعل و انفعالاتی هستند هر اتم با تمام اتم های دیگر قابل توجه است.

اجسام نانوشیمیایی را می توان بر اساس معیارهای مختلفی طبقه بندی کرد. به عنوان مثال، با توجه به حالت فاز(میز 1).

از نظر هندسی(ابعاد) نانو اشیاء را می توان به روش های مختلفی طبقه بندی کرد. برخی از محققان پیشنهاد می‌کنند که ابعاد یک جسم را با تعداد ابعادی که جسم دارای ابعاد ماکروسکوپی است مشخص کنند. برخی دیگر تعداد اندازه‌گیری‌های نانوسکوپی را پایه می‌گیرند.

روی میز جدول 2 اهداف اصلی تحقیقات نانوشیمیایی (نانوذرات و نانوسیستم های مربوطه) را نشان می دهد.

طبقه بندی نانو اشیاء بر اساس ابعاد آنها نه تنها از منظر رسمی مهم است. هندسه به طور قابل توجهی بر خواص فیزیکی و شیمیایی آنها تأثیر می گذارد. بیایید برخی از موضوعات تحقیقاتی با اولویت را در نانوشیمی در نظر بگیریم.

نانوذرات از اتم های گاز نجیب. آنها ساده ترین نانو اشیاء هستند. اتم‌های گازهای بی‌اثر با لایه‌های الکترونی کاملاً پر شده، از طریق نیروهای واندروالسی با یکدیگر تعامل ضعیفی دارند. هنگام توصیف چنین ذرات، از مدل توپ های سخت استفاده می شود (شکل 11). انرژی اتصال، یعنی انرژی صرف شده برای جدا کردن یک اتم منفرد از یک نانوذره، بسیار ناچیز است، بنابراین ذرات در دمای بالاتر از 10-10 کلوین وجود دارند.

برنج. 11. نانوذرات 16 اتم آرگون.

نانو ذرات فلزی. در خوشه های فلزی از چندین اتم، هر دو نوع پیوند کووالانسی و فلزی قابل تحقق است (شکل 12). نانوذرات فلزی بسیار واکنش پذیر هستند و اغلب به عنوان کاتالیزور استفاده می شوند. نانوذرات فلزی می‌توانند شکل‌های منظمی به خود بگیرند - هشت وجهی، ایکوز وجهی، چهار وجهی.

برنج. 12. نانوذرات متشکل از اتم های پلاتین (کره های سفید) و مس (خاکستری)

فولرن ها. آنها ذرات توخالی هستند که توسط چند وجهی اتم های کربن که توسط یک پیوند کووالانسی به هم متصل شده اند تشکیل شده اند. جایگاه ویژه ای در میان فولرن ها توسط ذره ای با 60 اتم کربن اشغال شده است - C 60 که یادآور توپ فوتبال میکروسکوپی است (شکل 13).

برنج. 13. مولکول فولرن C 60

فولرن ها به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند: در ایجاد روان کننده های جدید و پوشش های ضد اصطکاک، انواع جدید سوخت، ترکیبات الماس مانند با سختی فوق العاده بالا، سنسورها و رنگ ها.

نانولوله های کربنی. این اجسام توخالی درون مولکولی هستند که از تقریباً 1000000 اتم کربن تشکیل شده و نشان دهنده لوله های تک لایه یا چند لایه با قطر 1 تا 30 نانومتر و طول چند ده میکرون هستند. در سطح نانولوله، اتم های کربن در راس شش ضلعی های منظم قرار دارند (شکل 14).

برنج. 14. نانولوله های کربنی.

نانولوله ها دارای تعدادی خواص منحصر به فرد هستند که به لطف آنها به طور گسترده ای در ایجاد مواد جدید، الکترونیک و میکروسکوپ روبشی استفاده می شود. خواص منحصر به فرد نانولوله ها: سطح ویژه بالا، رسانایی الکتریکی، استحکام - ایجاد حامل های کاتالیزور موثر برای فرآیندهای مختلف بر اساس آنها را ممکن می سازد. به عنوان مثال، از نانولوله‌ها برای تولید منابع انرژی جدید استفاده می‌شود - سلول‌های سوختی که می‌توانند چندین برابر باتری‌های ساده با همان اندازه کار کنند. به عنوان مثال، نانولوله هایی با نانوذرات پالادیوم می توانند هیدروژن را هزاران برابر حجم خود ذخیره کنند. توسعه بیشتر فناوری پیل سوختی ذخیره انرژی صدها و هزاران برابر بیشتر از باتری های مدرن را در آنها ممکن می سازد.

خوشه های یونی. آنها یک تصویر کلاسیک را نشان می دهند که مشخصه پیوند یونی در شبکه کریستالی کلرید سدیم است (شکل 15). اگر یک نانوذره یونی به اندازه کافی بزرگ باشد، ساختار آن به ساختار یک کریستال حجیم نزدیک است. ترکیبات یونی در ساخت فیلم های عکاسی با وضوح بالا، آشکارسازهای نور مولکولی و در زمینه های مختلف میکروالکترونیک و الکترواپتیک استفاده می شود.

برنج. 15. خوشه NaCl.

خوشه های فراکتال. اینها اجسامی با ساختار شاخه ای هستند (شکل 16): دوده، کلوئیدها، آئروسل های مختلف و آئروژل ها. فراکتال جسمی است که در آن با افزایش بزرگنمایی می توان دید که چگونه ساختار مشابه در آن در همه سطوح و در هر مقیاسی تکرار می شود.

شکل 16. خوشه فراکتال

خوشه های مولکولی(سیستم های فوق مولکولی). خوشه های متشکل از مولکول ها. بیشتر خوشه ها مولکولی هستند. تعداد و تنوع آنها بسیار زیاد است. به طور خاص، بسیاری از ماکرومولکول های بیولوژیکی متعلق به خوشه های مولکولی هستند (شکل های 17 و 18).

برنج. 17. خوشه مولکولی پروتئین فرودوکسین.

برنج. 18. خوشه های مولکولی با چرخش بالا

نانو شیمی

شیمی و فارماکولوژی

علم نانو تنها در 7 تا 10 سال گذشته به عنوان یک رشته مستقل ظاهر شده است. مطالعه نانوساختارها جهت مشترک بسیاری از رشته های علمی کلاسیک است. نانوشیمی یکی از مکان های پیشرو در میان آنها را به خود اختصاص داده است، زیرا امکانات تقریبا نامحدودی را برای توسعه، تولید و تحقیق باز می کند.

آژانس فدرال آموزش دانشگاه علوم تربیتی دولتی اومسک دانشکده شیمی و زیست شناسی
گروه شیمی و روش های تدریس شیمی

نانو شیمی

تکمیل شده توسط: دانشجو 1-ХО Kuklina N.E.

بررسی شده توسط: Ph.D.، دانشیار B.Ya. Bryansky.

اومسک 2008

§1. تاریخچه شکل گیری علم نانو……………………………………………………………

§2. مفاهیم اولیه علم نانو………………………………………………………………………

§3. ویژگی های ساختار و رفتار برخی از نانوذرات…………………………………

§4. انواع کاربردهای نانوشیمی……………………………………………………………………………………………

§5. روشهای بدست آوردن نانوذرات………………………………………………………………………………………………………………

§6. نانومواد و چشم انداز کاربرد آنها……………………………………………………………………………

منابع اطلاعات………………………………………………………………………………13

§1. تاریخچه شکل گیری علم نانو

1905 آلبرت اینشتین از نظر تئوری ثابت کرد که اندازه یک مولکول قند p استو رگه ها 1 نانومتر هستند.

1931 فیزیکدانان آلمانی ارنست روسکا و ماکس نول میکروسکوپ الکترونی را ساختند O ارائه دامنه 10 15 افزایش برابری

1932 پروفسور هلندی فریتز زرنیک مای کنتراست فاز را اختراع کردبه roscope گونه ای از میکروسکوپ نوری است که کیفیت نمایش جزئیات تصویر را بهبود می بخشدآ zheniya، و سلول های زنده را با کمک آن مورد مطالعه قرار داد.

1939 زیمنس، جایی که ارنست روسکا کار می کرد، اولین میکروسکوپ الکترونی تجاری را با وضوح 10 نانومتر تولید کرد.

1966 راسل یانگ فیزیکدان آمریکایی که در دفتر ملی صد کار می کرد n دارت، موتوری را اختراع کرد که امروزه در اسکن میکروهای تونل استفاده می شود O محدوده و برای موقعیت یابی نانوابزارها با دقت 0.01 آنگستروم (1 نانومتر = 10 آنگستروم).

1968 معاون اجرایی بل، آلفرد چو و جان آرتور، کارمند بخش تحقیقات نیمه هادی آن، امکان نظری استفاده از فناوری نانو را در حل مشکلات تصفیه سطح و دستیابی به دقت اتمی در ایجاد دستگاه های الکترونیکی اثبات کردند.

1974 نوریو تانیگوچی، فیزیکدان ژاپنی که در دانشگاه توکیو کار می کرد، اصطلاح «نانو فناوری» (فرایند تقسیم، مونتاژ و تغییر ماده را پیشنهاد کرد.آ ماهیگیری با قرار دادن آنها در معرض یک اتم یا یک مولکول) که به سرعت در محافل علمی محبوبیت یافت.

1982 در مرکز تحقیقات IBM زوریخ، فیزیکدانان گرد بیننیگ و جی n ریچ رورر یک میکروسکوپ تونلی روبشی (STM) ایجاد کرد که به فرد اجازه می دهد تصویری سه بعدی از آرایش اتم ها بر روی سطوح مواد رسانا بسازد.

1985 سه شیمیدان آمریکایی: ریچارد اسمالی، استاد دانشگاه رایس، و همچنین رابرت کارل و هارولد کروتو، فولرن ها را کشف کردند - مولکول های تشکیل شدهمن متشکل از 60 اتم کربن که به شکل یک کره قرار گرفته اند. این دانشمندان همچنین توانستند برای اولین بار یک جسم به اندازه 1 نانومتر را اندازه گیری کنند.

1986 Gerd Binnig یک میکرو کاوشگر نیروی اتمی روبشی ایجاد کرد O دامنه، که در نهایت امکان تجسم اتم‌های هر ماده (نه تنها) را فراهم کرد O رانندگان)، و همچنین آنها را دستکاری کنید.

19871988 در پژوهشکده دلتا به رهبری پ.ن. لوسکینوویچ اولین تاسیسات نانوفناوری روسی را به بهره برداری رساند که تحت تأثیر حرارت، خروج مستقیم ذرات را از نوک کاوشگر میکروسکوپ انجام داد.

1989 دانشمندان دونالد ایگلر و ارهارد شوتزر از مرکز تحقیقات IBM کالیفرنیا موفق شدند نام شرکت خود را با 35 اتم زنون بر روی یک کریستال نیکل نشان دهند.

1991 پروفسور ژاپنی سومیو لیجیما که در NEC کار می کرد وبا از فولرن ها برای ایجاد لوله های کربنی (یا نانولوله ها) با قطر 0.8 نانومتر استفاده کرد.

1991 اولین برنامه فناوری نانو بنیاد ملی علوم در ایالات متحده راه اندازی شد. دولت ژاپن نیز در حال انجام فعالیت های مشابه است.

1998 سیس دکر، پروفسور هلندی در دانشگاه فنی دلفتز، ترانزیستوری را بر پایه نانولوله ها ساخت. برای انجام این کار، او باید اولین کسی در جهان باشد که تغییر می کنده هدایت الکتریکی چنین مولکولی را تعیین کنید.

2000 فرانتس گیسیبل، فیزیکدان آلمانی، ذرات زیر اتمی را در سیلیکون دید. همکار او رابرت ماگرل فناوری نانوتوموگرافی را برای ایجاد سه بعدی پیشنهاد کردآر تصویری جدید از ساختار داخلی ماده با وضوح 100 نانومتر.

2000 دولت آمریکا موسسه ملی نانوتکنولوژی را افتتاح کردو ابتکار (NNI). بودجه ایالات متحده 270 میلیون دلار برای این منطقه تجاری اختصاص داده استه شرکت های چینی 10 برابر بیشتر در آن سرمایه گذاری کردند.

2002 Cees Dekker یک لوله کربنی را با DNA متصل کرد و یک نانو واحد ایجاد کردمکانیزم e

2003 پروفسور فنگ لیو از دانشگاه یوتا، با استفاده از کار فرانتس گیسیبل، از یک میکروسکوپ اتمی برای ساختن تصاویری از مدارهای الکترون با تجزیه و تحلیل آشفتگی آنها در حین حرکت در اطراف هسته استفاده کرد.

§2. مفاهیم اولیه علم نانو

علم نانو به عنوان یک رشته مستقل تنها پس از آن ظهور کردد سن 7-10 سال مطالعه نانوساختارها جهت مشترک بسیاری از رشته های علمی کلاسیک است. نانوشیمی یکی از مکان‌های پیشرو در میان آنها را اشغال می‌کند، زیرا امکانات تقریبا نامحدودی را برای توسعه، تولید و تحقیق نانومواد جدید با خواص مشخص، اغلب از نظر کیفیت نسبت به مواد طبیعی، باز می‌کند.

نانو شیمی - علمی است که به بررسی خواص رسوبات مختلف می پردازدتی ساختارها و همچنین توسعه روش های جدید برای تولید، مطالعه و اصلاح آنها.

وظیفه اولویت دار نانوشیمی استایجاد رابطه بین اندازه نانوذراتآ استیتسا و خواص آن

موضوعات تحقیق نانوشیمیاجسامی با چنین جرمی هستند که معادل آنهاستو اندازه ظرفیت در محدوده نانو پرتقال (0.1 100 نانومتر) باقی می ماند.

اجسام در مقیاس نانو یک موقعیت میانی بین مواد حجیم از یک سو و اتم ها و مولکول ها از سوی دیگر اشغال می کنند. حضور چنینъ عناصر موجود در مواد به آنها خواص شیمیایی و فیزیکی جدیدی می دهد. نانو اشیاء یک حلقه واسط و اتصال بین دنیایی هستند که در آن فعالیت می کنند. O دانش مکانیک کوانتومی و دنیایی که قوانین فیزیک کلاسیک در آن عمل می کنند.

اندازه های مشخصه اشیاء در دنیای اطراف

نانوشیمی به بررسی آماده‌سازی و خواص نانوسیستم‌های مختلف می‌پردازد.نانوسیستم ها مجموعه ای از اجسام را نشان می دهد که توسط یک گاز یا مایع احاطه شده اند. چنین تیه آنها می توانند خوشه ها و مولکول های چند اتمی، نانوذرات و نانوبلورها باشند. اینها اشکال میانی بین اتم ها و اجسام ماکروسکوپی هستند. اندازه سیستم ها در حدودبا در 0.1 100 نانومتر قرار دارد.

طبقه بندی اجسام نانوشیمیایی بر اساس حالت فاز

حالت فاز	اتم های منفرد	خوشه ها	نانو ذرات	ماده فشرده
قطر، نانومتر	0,1-0,3	0,3-10	10-100	بیش از 100
تعداد اتم ها	1-10	10-10 6	10 6 -10 9	بیش از 10 9

دامنه اشیاء مورد مطالعه توسط نانوشیمی به طور مداوم در حال گسترش است. شیمیدانان همیشه به دنبال درک ویژگی های اجسام با اندازه نانومتر بوده اند. این منجر به توسعه سریع شیمی کلوئیدی و ماکرومولکولی شد.

در دهه 80-90 قرن بیستم، به لطف روش های الکترونیکی، نیروی اتمی و n با میکروسکوپ nel، می توان رفتار نانوبلورهای فلزات و n را مشاهده کرده نمک های آلی، مولکول های پروتئین، فولرن ها و نانولوله ها و در سال های اخیر تیآ این مشاهدات گسترده شد.

اهداف تحقیقات نانوشیمیایی

نانو ذرات	نانوسیستم ها
فولرن ها	کریستال ها، محلول ها
توبولن ها	مصالح، راه حل ها
مولکول های پروتئین	محلول ها، کریستال ها
مولکول های پلیمری	سلس، ژل
نانو کریستال های معدنیجوامع الکترونیکی	آئروسل ها، محلول های کلوئیدی، بارش
میسل	محلول های کلوئیدی
نانو بلوک ها	مواد جامد
لانگمویر فیلم Blodgett	اجسام با یک فیلم روی سطح
خوشه در گازها	آئروسل ها
نانوذرات در لایه هایی با اندازه های مختلفجوامع الکترونیکی	فیلم های نانوساختار

بنابراین، ویژگی های اصلی نانوشیمی زیر قابل تشخیص است:

1. ابعاد هندسی اجسام در مقیاس نانومتری است.
2. تجلی ویژگی های جدید توسط اشیا و مجموعه های آنها.
3. توانایی کنترل و دستکاری دقیق اشیاء؛
4. اشیاء و دستگاه هایی که بر اساس اشیاء مونتاژ می شوند، مصرف کنندگان جدیدی دریافت می کنندخواص bskie

§3. ویژگی های ساختار و رفتار برخی از نانوذرات

نانوذرات از اتم های گاز نجیبساده ترین نانو اشیاء هستندъ و غیره اتم‌های گازهای بی‌اثر با لایه‌های الکترونی کاملاً پر شده، از طریق نیروهای واندروالسی با یکدیگر تعامل ضعیفی دارند. هنگام توصیف چنین ذرات، از مدل کره های سخت استفاده می شود.

نانو ذرات فلزی. در خوشه های فلزی چند اتمی، هر دو نوع پیوند کووالانسی و فلزی قابل تحقق است. نانوذرات فلزی بسیار واکنش پذیر هستند و اغلب به عنوان کاتالیزور استفاده می شوند.آ torov. نانوذرات فلزی معمولاً شکل منظم یک هشت وجهی، icos را به خود می گیرندآ هدرون، چهارده وجهی.

خوشه های فراکتالاینها اشیایی با ساختار شاخه ای هستند: دوده، شرکتل لویدها، آئروسل های مختلف و آئروژل ها. فراکتال جسمی است که با افزایش سن،با با افزایش بزرگنمایی، می توان مشاهده کرد که چگونه همان ساختار در آن در همه سطوح و در هر مقیاسی تکرار می شود.

خوشه های مولکولیخوشه های متشکل از مولکول ها اکثر کلاس هاه خندق مولکولی هستند. تعداد و تنوع آنها بسیار زیاد است. به ویژه، به مولکول هادر بسیاری از ماکرومولکول های بیولوژیکی متعلق به خوشه های قطبی هستند.

فولرن ها درون ذراتی توخالی هستند که توسط چندضلعی ها تشکیل شده اند n شکاف های ساخته شده از اتم های کربن که توسط یک پیوند کووالانسی به هم متصل شده اند. جایگاه ویژه ای در بین فولرهاه به تازگی توسط ذره ای با 60 اتم کربن اشغال شده است 60 ، شبیه یک توپ فوتبال میکروسکوپی.

نانولوله ها اینها مولکولهای توخالی در داخل هستند که تقریباً از 1,000,000 at تشکیل شده است O کربن و لوله های تک لایه ای با قطر حدود یک نانومتر و طول چند ده میکرون هستند. در سطح نانولوله، اتم های کربن حل می شوند O در راس شش ضلعی های منظم قرار گرفته است.

§4. انواع کاربردهای نانوشیمی

به طور معمول، نانو شیمی را می توان به موارد زیر تقسیم کرد:

• نظری
• تجربی
• کاربردی

نانو شیمی نظریروش هایی را برای محاسبه رفتار نانو اجسام با در نظر گرفتن پارامترهایی از وضعیت ذرات مانند مختصات فضایی و سرعت توسعه می دهد. O اندازه، جرم، ویژگی های ترکیب، شکل و ساختار هر نانوذره.

نانو شیمی تجربیدر سه جهت توسعه می یابد.به عنوان بخشی از اولین روش های طیفی فوق حساس در حال توسعه و استفاده هستند، بلهیو قضاوت در مورد ساختار مولکول های حاوی ده ها و صدها اتم را ممکن می سازد.در داخل دومجهت ها، پدیده های تحت الکتریکی محلی (محلی).ه تأثیرات مغناطیسی یا مکانیکی بر روی نانو اجسام، با استفاده از نانوپروب‌ها و دستکاری‌کننده‌های ویژه اجرا می‌شوند.به عنوان بخشی از سوممن مسیرها را تعیین می کنمتی ویژگی‌های ماکروسینتیک شیا مجموعه‌های نانوجسمی و توابع توزیع nآ با توجه به پارامترهای حالت توجه داشته باشید.

نانو شیمی کاربردیشامل می شود:

• توسعه مبانی نظری برای استفاده از نانوسیستم ها در مهندسی و فناوری نانو O شناسی، روش هایی برای پیش بینی توسعه نانوسیستم های خاص تحت شرایط آنها وبا استفاده و همچنین جستجوی روش های بهینه عملیات (فنیو نوشیمی).
• ایجاد مدل‌های نظری رفتار نانوسیستم‌ها در طول سنتز نانوذراته ریال و جستجوی شرایط بهینه برای تولید آنها (نانو شیمی مصنوعی).
• بررسی نانوسیستم‌های بیولوژیکی و ایجاد روش‌هایی برای استفاده از نانومترو ساقه ها برای اهداف دارویی (نانو شیمی پزشکی).
• توسعه مدل‌های نظری شکل‌گیری و مهاجرت نانوذرات در محیطدر محیط سخت و روش‌های تصفیه آب‌های طبیعی یا هوا از نانوذرات (مثلاً O نانو شیمی منطقی).

§5. روشهای بدست آوردن نانوذرات

اساساً تمام روش‌های سنتز نانوذرات را می‌توان به دو گروه بزرگ تقسیم کرد:

روش های پراکندگییا روش هایی برای به دست آوردن نانوذرات با آسیاب کردن یک ماکرو نمونه معمولی

روش های تراکم، یا روش های "رشد" نانوذرات از اتم های منفرد.

روش های پراکندگی

با روش های پراکندگی، اجسام شروع به نانوذرات خرد می شوند. این رویکرد برای به دست آوردن نانوذرات توسط برخی از دانشمندان به صورت مجازی نامیده می شود"رویکرد از بالا به پایین" . این ساده ترین راه برای ایجاد نانوذرات، نوعی گوشت است. O برش» برای ماکروبدی ها. این روش به طور گسترده در تولید مواد برای میکروالکترونیک استفاده می شود؛ این روش شامل کاهش اندازه اشیاء به اندازه های نانومقیاس در چارچوب قابلیت های تجهیزات صنعتی و مواد مورد استفاده است. وساعت خرد کردن یک ماده به نانوذرات نه تنها به صورت مکانیکی امکان پذیر است. شرکت روسی Advanced Powder Technologies نانوذرات را با انفجار یک نخ فلزی با یک پالس جریان قوی تولید می کند.

همچنین راه‌های عجیب‌تری برای به دست آوردن نانوذرات وجود دارد. دانشمندان آمریکایی در سال 2003 میکروارگانیسم هایی را از برگ درخت انجیر جمع آوری کردندرودوکوکوس و آنها را در محلول حاوی طلا قرار داد. این باکتری به عنوان یک عامل شیمیایی عمل می کندبا عامل تثبیت کننده، جمع آوری نانوذرات تمیز با قطر حدود 10 نانومتر از یون های نقره. با ساختن نانوذرات، باکتری احساس طبیعی کرد و به تکثیر ادامه داد.

تراکممواد و روش ها

با روش های تراکم ("رویکرد پایین به بالا") نانوذرات n دریافت می کننددر موضوعات وحدت اتم های منفرد روش این است که در کنترلبا در این شرایط مجموعه هایی از اتم ها و یون ها تشکیل می شود. در نتیجه، اشیاء جدید با ساختارهای جدید و بر این اساس با ویژگی های جدید تشکیل می شوند که می توان با تغییر شرایط برای تشکیل مجموعه ها برنامه ریزی کرد. این یکید این حرکت حل مشکل کوچک سازی اجسام را آسان تر می کند، ما را به حل تعدادی از مشکلات در لیتوگرافی با وضوح بالا، ایجاد ریزپردازنده های جدید، لایه های پلیمری نازک و نیمه هادی های جدید نزدیک می کند.

§6. نانومواد و چشم انداز کاربرد آنها

مفهوم نانومواد برای اولین بار در سال فرموله شددهه 80 قرن بیستم توسط G. Gleiterکه خود این اصطلاح را به استفاده علمی معرفی کرد.مواد نانو " علاوه بر نانومواد سنتی (مانند عناصر و ترکیبات شیمیایی، مواد آمورف، فلزات و آلیاژهای آنها)، اینها شامل نانو نیمه هادی ها، نانو پلیمرها، n می باشد.آ مواد غیر متخلخل، نانوپودرها، نانوساختارهای کربنی متعدد، nآ مواد غیر زیستی، ساختارهای فوق مولکولی و کاتالیزورها.

عواملی که خواص منحصر به فرد نانومواد را تعیین می کنند، اثرات ابعادی، الکترونیکی و کوانتومی نانوذرات تشکیل دهنده آنها و همچنین سطح بسیار توسعه یافته آنها هستند. مطالعات متعدد نشان داده است کهب تغییرات قابل توجه و فنی جالب در خواص فیزیکی و مکانیکی نانومواد (استحکام، سختی و غیره) در محدوده اندازه ذرات از چند n رخ می دهد.آ اعداد تا 100 نانومتر در حال حاضر، بسیاری از نانومواد مبتنی بر نیتریدها و بوریدها با اندازه کریستالیت حدود 12 نانومتر یا کمتر، قبلاً به دست آمده اند.

با توجه به خواص ویژه نانوذرات زیر آنها، چنین حصیره ریال اغلب از بسیاری جهات بر ریال های «عادی» برتر است. به عنوان مثال، قدرت متال ماده‌ای که با استفاده از فناوری نانو به دست می‌آید 1.53 برابر از استحکام مواد معمولی فراتر می‌رود، سختی آن 5070 برابر بیشتر است و مقاومت در برابر خوردگی آن 1012 برابر بیشتر است.

زمینه های کاربرد نانومواد:

• عناصر نانوالکترونیک و نانوفوتونیک (ترانزیستورهای نیمه هادی و لیزرها، آشکارسازهای نوری، سلول های خورشیدی، حسگرهای مختلف)
• دستگاه های ضبط اطلاعات فوق متراکم
• مخابرات، اطلاعات و فناوری های محاسباتی، فوقکامپیوترهای r
• تجهیزات ویدئویی صفحه نمایش تخت، مانیتور، ویدئو پروژکتور
• دستگاه های الکترونیکی مولکولی، از جمله سوئیچ ها و مدارهای الکترونیکی در سطح مولکولی
• سلول های سوختی و دستگاه های ذخیره انرژی
• دستگاه های میکرو و نانو مکانیک، از جمله موتورهای مولکولی و نانوموتورها، نانوروبات ها
• نانو شیمی و کاتالیز، از جمله کنترل احتراق، پوشش، الکتریکیبه تروشیمی و داروسازی
• دستگاه های نظارت بر شرایط هوانوردی، فضایی و دفاعیمن تحقیقات محیطی
• تحویل هدفمند داروها و پروتئین ها، بیوپلیمرها و بهبود بافت های بیولوژیکی، تشخیص بالینی و پزشکی، ایجاد ماهیچه های مصنوعیدر ماهیگیری، استخوان، کاشت اندام های زنده
• بیومکانیک، ژنومیک، بیوانفورماتیک، بیوانفورماتیک
• ثبت و شناسایی بافت های سرطان زا، پاتوژن ها و عوامل بیولوژیکی مضر؛ ایمنی در کشاورزی و تولید مواد غذایی

منطقه اومسک آماده توسعه فناوری نانو است

توسعه فناوری نانو یکی از حوزه های اولویت دار برای توسعه علم، فناوری و مهندسی در منطقه امسک است.

بنابراین، در شعبه Omsk موسسه فیزیک نیمه هادی SB RAS، تحقیقات در حال انجام است.ساعت کار بر روی نانوالکترونیک، و در موسسه مشکلات پردازش هیدروکربن SB RAS، کار برای به دست آوردن تکیه‌گاه‌ها و کاتالیزورهای کربن نانومتخلخل در حال انجام است.

منابع اطلاعاتی:

• http://www.rambler.ru/cgi-bin/news
• http://www.rambler.ru/news
• ht tp: // Nanometer.ru
• http://www.nanonewsnet.ru/ 67 کیلوبایت تجهیزات درسی: ارائه آغاز جنگ بزرگ میهنی، که از نقشه دوره اولیه جنگ، قطعاتی از فیلم های مستند در مورد جنگ، نموداری در مورد آمادگی آلمان و اتحاد جماهیر شوروی برای جنگ، نمایشگاهی از کتاب های اختصاص داده شده به جنگ استفاده می کند. جنگ بزرگ میهنی ...

شاید برای مفهوم نانوتکنولوژی تعریف جامعی وجود نداشته باشد، اما بر اساس قیاس با میکروفناوری های موجود در حال حاضر، به این نتیجه می رسد که نانوتکنولوژی فناوری هایی هستند که با مقادیری در حد یک نانومتر عمل می کنند. بنابراین، گذار از «میکرو» به «نانو» یک گذار کیفی از دستکاری ماده به دستکاری اتم‌های منفرد است. وقتی صحبت از توسعه فناوری نانو می شود، منظور ما از سه جهت است: تولید مدارهای الکترونیکی (از جمله مدارهای حجمی) با عناصر فعال با ابعادی قابل مقایسه با ابعاد مولکول ها و اتم ها. توسعه و تولید نانوماشین ها؛ دستکاری اتم ها و مولکول های منفرد و جمع آوری کلان اجسام از آنها. تحولات در این زمینه ها مدت هاست که ادامه داشته است. در سال 1981، یک میکروسکوپ تونلی ایجاد شد که امکان انتقال اتم های جداگانه را فراهم می کرد. اثر تونل پدیده‌ای کوانتومی از نفوذ یک ریزذره از یک ناحیه حرکتی کلاسیک در دسترس به ناحیه دیگر است که توسط یک مانع بالقوه از اولی جدا شده است. اساس میکروسکوپ اختراع شده یک سوزن بسیار تیز است که با فاصله کمتر از یک نانومتر روی سطح مورد مطالعه می لغزد. در این حالت، الکترون ها از نوک سوزن از طریق این شکاف وارد بستر می شوند.

با این حال، علاوه بر مطالعات سطحی، ایجاد نوع جدیدی از میکروسکوپ ها راه اساسی جدیدی را برای تشکیل عناصری در اندازه نانومتر باز کرده است. نتایج منحصر به فردی در مورد حرکت اتم ها، حذف و رسوب آنها در یک نقطه مشخص و همچنین تحریک موضعی فرآیندهای شیمیایی به دست آمد. از آن زمان، این فناوری به طور قابل توجهی بهبود یافته است. امروزه از این دستاوردها در زندگی روزمره استفاده می شود: تولید هر دیسک لیزری و حتی بیشتر از آن تولید دی وی دی بدون استفاده از روش های کنترل نانوتکنیکی غیرممکن است.

نانوشیمی عبارت است از سنتز مواد و مواد نانو پراکنده، تنظیم دگرگونی های شیمیایی اجسام به اندازه نانومتر، جلوگیری از تخریب شیمیایی نانوساختارها، روش های درمان بیماری ها با استفاده از نانوبلورها.

زمینه های تحقیق در نانوشیمی به شرح زیر است:

• - توسعه روش‌هایی برای جمع‌آوری مولکول‌های بزرگ از اتم‌ها با استفاده از دستکاری‌کننده‌های نانو؛
• - مطالعه بازآرایی های درون مولکولی اتم ها تحت تأثیر مکانیکی، الکتریکی و مغناطیسی. سنتز نانوساختارها در جریان سیال فوق بحرانی. توسعه روش‌هایی برای مونتاژ مستقیم با تشکیل نانوساختارهای فراکتال، قاب، لوله‌ای و ستونی.
• - توسعه تئوری تکامل فیزیکی و شیمیایی مواد و نانوساختارهای فراپراکنده؛ ایجاد راه هایی برای جلوگیری از تخریب شیمیایی نانوساختارها
• - دستیابی به نانوکاتالیست های جدید برای صنایع شیمیایی و پتروشیمی. بررسی مکانیسم واکنش های کاتالیزوری بر روی نانوبلورها
• - مطالعه مکانیسم‌های نانوبلورسازی در محیط‌های متخلخل در میدان‌های صوتی. سنتز نانوساختارها در بافت های بیولوژیکی؛ توسعه روش هایی برای درمان بیماری ها با تشکیل نانوساختارها در بافت های دارای آسیب شناسی.
• - مطالعه پدیده خود سازماندهی در گروه های نانوبلورها. جستجوی راه‌های جدید برای طولانی‌تر کردن تثبیت نانوساختارها با اصلاح‌کننده‌های شیمیایی.
• - نتیجه مورد انتظار طیف عملکردی از ماشین ها خواهد بود که ارائه می کنند:
• - روش شناسی برای مطالعه بازآرایی های درون مولکولی تحت تأثیرات موضعی روی مولکول ها.
• - کاتالیزورهای جدید برای صنایع شیمیایی و عمل آزمایشگاهی؛
• - نانوکاتالیست های خاکی کمیاب اکسید و وانادیوم با طیف وسیعی از عملکرد.
• - روش برای جلوگیری از تخریب شیمیایی نانوساختارهای فنی؛
• - روش هایی برای پیش بینی تخریب شیمیایی.
• - نانوداروها برای درمان و جراحی، آماده سازی مبتنی بر هیدروکسی آپاتیت برای دندانپزشکی.
• - روشی برای درمان بیماری های انکولوژیک با انجام نانوکریستالیزاسیون داخل توموری و اعمال میدان صوتی.
• - روش‌هایی برای ایجاد نانوساختارها با تجمع مستقیم نانوکریستال‌ها.
• - تکنیک های تنظیم سازمان فضایی نانوساختارها.
• - سنسورهای شیمیایی جدید با فاز فعال فوق پراکنده؛ روش های افزایش حساسیت حسگرها با اصلاح شیمیایی

نانو شیمی علمی است که به بررسی خواص نانوساختارهای مختلف و همچنین توسعه روش های جدید برای تولید، مطالعه و اصلاح آنها می پردازد.

یکی از وظایف اولویت دار نانوشیمی ایجاد رابطه بین اندازه یک نانوذره و خواص آن است.

موضوعات تحقیق نانوشیمی اجسامی با چنان جرمی هستند که اندازه معادل آنها (قطر کره ای که حجم آن برابر با حجم جسم است) در حد نانومتر باقی می ماند (100-0.1 نانومتر)

به دلیل قرار گرفتن نانوجهان در مرزهای فیزیک کلاسیک و مکانیک کوانتومی، دیگر اشیاء آن را نمی توان کاملاً یکسان و از نظر آماری غیرقابل تشخیص در نظر گرفت. همه آنها فردی هستند و یک نانوذره از نظر ترکیب، ساختار و بسیاری از پارامترهای دیگر با نانوذره دیگر متفاوت است.

نانوشیمی در مرحله توسعه سریع است، بنابراین زمانی که آن

در حین مطالعه دائماً سؤالات مربوط به مفاهیم و اصطلاحات مطرح می شود.

تفاوت های واضح بین اصطلاحات "خوشه"، "نانوذره" و "کوانتوم".

دوره» هنوز تدوین نشده است. اصطلاح "خوشه" بیشتر برای استفاده می شود

توده های بزرگتر از اتم ها و برای توصیف خواص معمول است

فلزات و کربن اصطلاح "نقطه کوانتومی" معمولاً وجود دارد

اشاره به ذرات نیمه هادی ها و جزایر، که در آن کوانتومی است

محدودیت حامل های بار یا اکسیتون ها بر خواص آنها تأثیر می گذارد.

نانو شیمی نظریروش‌هایی را برای محاسبه رفتار نانوجسم‌ها با در نظر گرفتن پارامترهایی از وضعیت ذرات مانند مختصات و سرعت فضایی، جرم، ویژگی‌های ترکیب، شکل و ساختار هر نانوذره توسعه می‌دهد.

نانو شیمی تجربیدر سه جهت توسعه می یابد.

1. درون اولین روش‌های طیفی فوق حساس در حال توسعه و استفاده هستند که قضاوت درباره ساختار مولکول‌های حاوی ده‌ها و صدها اتم را ممکن می‌سازد.

2. دوم این جهت پدیده‌ها را تحت تأثیرات محلی (محلی) الکتریکی، مغناطیسی یا مکانیکی بر روی نانو اجسام مورد مطالعه قرار می‌دهد که با استفاده از نانوپروب‌ها و دستکاری‌کننده‌های ویژه اجرا می‌شود. هدف مطالعه برهمکنش تک تک مولکول های گاز با نانو اجسام و نانو اجسام با یکدیگر، شناسایی امکان بازآرایی های درون مولکولی بدون تخریب مولکول ها و با متلاشی شدن آنها است. این جهت همچنین در امکان "مونتاژ اتمی" یک نانو جسم مورد نظر مورد توجه است عادت داشتن(ظاهر) هنگام حرکت اتم ها در امتداد سطح بستر (ماده پایه که سطح آن تحت انواع مختلف پردازش قرار می گیرد و در نتیجه لایه هایی با خواص جدید تشکیل می شود یا فیلمی از ماده دیگر رشد می کند).

3. درون سوم جهت‌ها، ویژگی‌های ماکروسینتیکی مجموعه‌های نانوجسمی و توابع توزیع آن‌ها بر روی پارامترهای حالت تعیین می‌شوند.

نانو شیمی کاربردیشامل می شود:

§ توسعه مبانی نظری برای استفاده از نانوسیستم ها در مهندسی و فناوری نانو، روش هایی برای پیش بینی توسعه نانوسیستم های خاص تحت شرایط استفاده از آنها و همچنین جستجوی روش های بهینه عملیات ( نانو شیمی فنی);

§ ایجاد مدل های نظری رفتار نانوسیستم ها در حین سنتز نانومواد و جستجوی شرایط بهینه برای تولید آنها. نانو شیمی مصنوعی);

§ بررسی نانوسیستم های بیولوژیکی و ایجاد روش هایی برای استفاده از نانوسیستم ها برای مقاصد دارویی نانو شیمی پزشکی);

توسعه مدل‌های نظری شکل‌گیری و مهاجرت نانوذرات در محیط و روش‌های تصفیه آب‌های طبیعی یا هوا از نانوذرات. نانوشیمی زیست محیطی).

پزشکی و بهداشت و درمان. شواهدی به دست آمده است که استفاده از

نانو دستگاه ها و سطوح نانوساختار می توانند با یک مرتبه بزرگی افزایش پیدا کنند

کارایی تجزیه و تحلیل در چنین حوزه ای پر زحمت از زیست شناسی مانند رمزگشایی

کد ژنتیکی. توسعه روش هایی برای تعیین فردی

ویژگی های ژنتیکی منجر به انقلابی در تشخیص و درمان شد

بیماری ها علاوه بر بهینه سازی تجویز دارو،

فناوری نانو امکان توسعه روش‌های جدید دارورسانی را فراهم کرده است

اندام های بیمار، و همچنین به طور قابل توجهی درجه درمانی آنها را افزایش می دهد

تأثیر. دستاوردهای نانوتکنولوژی در تحقیقات در مورد

زیست شناسی و آسیب شناسی سلولی توسعه تکنیک های جدید تحلیلی،

مناسب برای کار در مقیاس نانومتری، به میزان قابل توجهی افزایش یافته است

کارایی مطالعات خواص شیمیایی و مکانیکی سلول ها

(از جمله تقسیم و حرکت)، و همچنین امکان اندازه گیری ویژگی ها را فراهم کرد

مولکول های فردی این تکنیک های جدید افزوده قابل توجهی شده اند

تکنیک های مربوط به مطالعه عملکرد موجودات زنده.

علاوه بر این، ایجاد کنترل شده نانوساختارها منجر به ایجاد ساختارهای جدید می شود

مواد زیست سازگار با ویژگی های بهبود یافته

اجزای مولکولی سیستم های بیولوژیکی (پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک 10

اسیدها، لیپیدها، کربوهیدرات ها و آنالوگ های بیولوژیکی آنها) نمونه هایی هستند

موادی که ساختار و خواص آنها در مقیاس نانو تعیین می شود. زیاد

نانوساختارهای طبیعی و نانوسیستم ها با استفاده از

روشهای بیولوژیکی خودآرایی غیر آلی مصنوعی و

نانومواد آلی را می توان وارد سلول کرد و برای آن استفاده کرد

تشخیص (به عنوان مثال، با ایجاد کوانتوم تجسم شده

"نقاط") و به عنوان اجزای فعال آنها استفاده می شود.

افزایش ظرفیت حافظه و سرعت کامپیوتر با استفاده از

فناوری نانو امکان حرکت به سمت مدل‌سازی ماکرومولکولی را فراهم کرد

شبکه ها در یک محیط واقعی چنین محاسباتی بسیار مهم هستند

توسعه پیوندهای زیست سازگار و انواع جدید داروها.

اجازه دهید برخی از کاربردهای امیدوارکننده فناوری نانو را فهرست کنیم

زیست شناسی:

رمزگشایی سریع و کارآمد کدهای ژنتیکی که

برای تشخیص و درمان مورد توجه است.

مراقبت های بهداشتی موثر و ارزان تر با

با استفاده از کنترل از راه دور و عملکرد دستگاه ها

داخل موجودات زنده

روش های نوین تجویز و توزیع دارو در بدن که داشت

برای افزایش اثربخشی درمان اهمیت زیادی دارد (مثلاً

تحویل دارو به نقاط خاصی در بدن)

توسعه با دوام تر و توسط بدن مصنوعی رد نمی شود

بافت ها و اندام ها

توسعه سیستم های حسگر که می توانند سیگنال دهند

بروز بیماری ها در داخل بدن که به پزشکان اجازه می دهد

نه چندان در درمان، بلکه در تشخیص و

پیشگیری از بیماری

اشیاء شیمی فوق مولکولی

اصطلاح "شیمی فوق مولکولی" برای اولین بار در سال 1978 معرفی شد.

ژان ماری لن شیمیدان فرانسوی برنده جایزه نوبل و

به عنوان «شیمی که تشکیلات پیچیده را توصیف می کند

نتیجه ارتباط دو (یا چند) ذره شیمیایی متصل به هم

نیروهای بین مولکولی." پیشوند "supra" با روسی مطابقت دارد

پیشوند "بالا".

شیمی فوق مولکولی (فوق مولکولی).

شیمی) یک رشته علمی میان رشته ای است، از جمله شیمی،

جنبه های فیزیکی و بیولوژیکی در نظر گرفتن پیچیده تر از

مولکول ها، سیستم های شیمیایی متصل به یک کل واحد از طریق

برهمکنش های بین مولکولی (غیر کووالانسی).

اشیاء شیمی فوق مولکولی فوق مولکولی هستند

مجموعه هایی که به طور خود به خود از مجموعه های مکمل ساخته می شوند، یعنی دارای

مطابقت هندسی و شیمیایی قطعات، مشابه

مجموعه خود به خودی از پیچیده ترین ساختارهای فضایی در زندگی

قفس. یکی از مشکلات اساسی شیمی مدرن این است

طراحی هدفمند چنین سیستم هایی، ایجاد از مولکولی

"بلوک های سازنده" از ترکیبات فوق مولکولی بسیار منظم

با ساختار و خواص معین. تشکیلات فوق مولکولی

با آرایش فضایی اجزای آنها مشخص می شود

معماری، "فوق ساختار" و همچنین انواع بین مولکولی

فعل و انفعالاتی که اجزا را کنار هم نگه می دارد. بطور کلی

برهمکنش های بین مولکولی ضعیف تر از پیوندهای کووالانسی هستند، بنابراین

پیوندهای فوق مولکولی از نظر ترمودینامیکی کمتر پایدار هستند، بیشتر

از نظر جنبشی ناپایدار و از نظر دینامیکی انعطاف پذیرتر از مولکول ها است.

دوره های آموزشی از راه دور شکلی مدرن از آموزش اضافی مؤثر و آموزش پیشرفته در زمینه تربیت متخصصان برای توسعه فناوری های امیدوارکننده برای تولید مواد کاربردی و نانومواد است. این یکی از اشکال امیدوارکننده آموزش مدرن در حال توسعه در سراسر جهان است. این شکل از کسب دانش به‌ویژه در زمینه‌های میان رشته‌ای مانند نانومواد و نانوتکنولوژی مرتبط است. از مزایای دوره های از راه دور می توان به سهولت دسترسی، انعطاف پذیری در ساخت مسیرهای آموزشی، بهبود کارایی و کارایی فرآیند تعامل با دانشجویان، مقرون به صرفه بودن نسبت به دوره های تمام وقت اشاره کرد که البته می تواند به طور هماهنگ با آموزش از راه دور ترکیب شود. در زمینه اصول بنیادی نانوشیمی و نانومواد، مواد ویدئویی توسط مرکز علمی و آموزشی فناوری نانو دانشگاه دولتی مسکو تهیه شده است:

• . مفاهیم و تعاریف پایه علوم نانوسیستم و فناوری نانو. تاریخچه پیدایش فناوری نانو و علوم نانوسیستم. بین رشته ای و چند رشته ای. نمونه هایی از نانو اشیاء و نانوسیستم ها، ویژگی ها و کاربردهای تکنولوژیکی آنها. اشیاء و روش های نانوتکنولوژی. اصول و چشم انداز توسعه فناوری نانو.
• . اصول اولیه تشکیل نانوسیستم روشهای فیزیکی و شیمیایی فرآیندهای به دست آوردن نانو اشیاء "از بالا به پایین". کلاسیک، "نرم"، میکروسفر، پرتو یونی (FIB)، AFM - لیتوگرافی و نانو تورفتگی. فعال سازی مکانیکی و مکانوسنتز نانو اجسام. فرآیندهای بدست آوردن نانو اشیاء از پایین به بالا. فرآیندهای هسته‌زایی در محیط‌های گازی و متراکم هسته زایی ناهمگن، اپیتاکسی و هترواپیتاکسی. پوسیدگی اسپینودال سنتز نانو اجسام در ماتریس های آمورف (شیشه ای). روش‌های همگن‌سازی شیمیایی (هم‌رسوب، روش سل-ژل، فناوری کرایوشیمیایی، پیرولیز آئروسل، عملیات حل‌گرمی، خشک کردن فوق بحرانی). طبقه بندی نانوذرات و نانو اشیاء تکنیک های بدست آوردن و تثبیت نانوذرات. تجمع و تفکیک نانوذرات. سنتز نانومواد در نانوراکتورهای تک بعدی و دو بعدی.
• . فیزیک آماری نانوسیستم ها ویژگی های انتقال فاز در سیستم های کوچک انواع برهمکنش های درون و بین مولکولی. آبگریزی و آب دوستی. خود مونتاژ و خود سازماندهی. تشکیل میسل. تک لایه های خود مونتاژ شده فیلم های لانگمویر-بلاجت سازماندهی فوق مولکولی مولکولها تشخیص مولکولی ماکرومولکول های پلیمری، روش های تهیه آنها. خود سازماندهی در سیستم های پلیمری جداسازی میکروفاز کوپلیمرهای بلوک دندریمرها، برس های پلیمری. خود مونتاژ لایه به لایه پلی الکترولیت ها. پلیمرهای فوق مولکولی
• . ماده، فاز، مواد. ساختار سلسله مراتبی مواد. نانومواد و طبقه بندی آنها نانومواد کاربردی غیر آلی و آلی مواد هیبرید (آلی- معدنی و معدنی-آلی). بیومرینالیزاسیون و بیوسرامیک. مواد نانوساختار یک بعدی، دو بعدی و سه بعدی. مواد مزوپور غربال های مولکولی نانوکامپوزیت ها و خواص هم افزایی آنها نانومواد ساختاری
• . کاتالیزور و نانوتکنولوژی اصول و مفاهیم اساسی در کاتالیز ناهمگن تأثیر شرایط آماده‌سازی و فعال‌سازی بر تشکیل سطح فعال کاتالیزورهای ناهمگن. واکنش های حساس به ساختار و غیر حساس به ساختار. ویژگی خواص ترمودینامیکی و جنبشی نانوذرات. الکتروکاتالیز. کاتالیز روی زئولیت ها و غربال های مولکولی کاتالیز غشایی
• . پلیمرها برای مواد ساختاری و سیستم های عملکردی. سیستم های پلیمری "هوشمند" که قادر به انجام عملکردهای پیچیده هستند. نمونه هایی از سیستم های "هوشمند" (سیال های پلیمری برای تولید روغن، پنجره های هوشمند، غشاهای نانوساختار برای سلول های سوختی). پلیمرهای زیستی به عنوان "هوشمندترین" سیستم ها. رویکرد بیومیمتیک طراحی توالی برای بهینه سازی خواص پلیمرهای هوشمند. مشکلات تکامل مولکولی توالی ها در پلیمرهای زیستی.
• . وضعیت فعلی و مشکلات ایجاد مواد جدید برای منابع انرژی شیمیایی: سلول های سوختی اکسید جامد (SOFC) و باتری های لیتیومی در نظر گرفته شده است. عوامل ساختاری کلیدی مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرند که بر خواص ترکیبات معدنی مختلف تأثیر می‌گذارند، که امکان استفاده از آنها را به عنوان مواد الکترود تعیین می‌کند: پروسکایت‌های پیچیده در SOFCها و ترکیبات فلزات واسطه (اکسیدهای پیچیده و فسفات‌ها) در باتری‌های لیتیومی. مواد اصلی آند و کاتد مورد استفاده در باتری‌های لیتیومی و به‌عنوان امیدوارکننده شناخته شده‌اند: مزایا و محدودیت‌های آنها و همچنین امکان غلبه بر محدودیت‌ها با تغییرات هدایت‌شده در ساختار اتمی و ریزساختار مواد کامپوزیتی از طریق نانوساختار به منظور بهبود ویژگی‌ها. از منابع فعلی

موضوعات منتخب در فصول کتاب زیر (انتشارات بینوم) مورد بحث قرار گرفته است:

مواد گویا در نانوشیمی، خودآرایی و سطوح نانوساختار:

"کتاب های ویدئویی" از نظر علمی محبوب:

فصول منتخب نانو شیمی و نانومواد کاربردی.