Nanochemia to ewolucja przedmiotu badań w chemii. Podstawowe kierunki i pojęcia nanochemii

Jak stwierdzono powyżej, ze względu na położenie nanoświata na pograniczu fizyki klasycznej i mechaniki kwantowej, jego obiekty nie mogą być już uważane za absolutnie identyczne i statystycznie nierozróżnialne. Wszystkie są indywidualne, a jedna nanocząstka różni się od drugiej składem, strukturą i wieloma innymi parametrami (na przykład fulereny C 60 i C 70). Nie da się zignorować obecności niejednorodności i nieregularności w strukturze obiektu i do jego opisu posługiwać się średnimi, integralnymi cechami, jak to jest przyjęte w fizyce klasycznej. Specyfika nanoobiektów polega na tym, że ich wielkość jest proporcjonalna do promienia działania sił oddziaływania międzyatomowego, tj. z odległością, na jaką należy oddalić atomy ciała, aby ich wzajemne oddziaływanie nie wpłynęło w zauważalnym stopniu na jego właściwości. Dzięki tej właściwości nanociała oddziałują ze sobą i z otoczeniem inaczej niż makrociała. Nauka zajmująca się badaniem właściwości różnych nanostruktur, a także opracowywaniem nowych metod ich wytwarzania, badania i modyfikacji, nazywa się nanochemia. Zajmuje się otrzymywaniem i właściwościami różnych nanosystemów. Nanosystemy przedstawiają zbiór ciał otoczonych ośrodkiem gazowym lub ciekłym. Takimi ciałami mogą być klastry i cząsteczki wieloatomowe, nanokropelki i nanokryształy. Są to formy pośrednie pomiędzy atomami i ciałami makroskopowymi. Rozmiar układów mieści się w przedziale 0,1-100 nm.

Jednym z priorytetowych zadań tej dziedziny wiedzy jest ustalenie zależności pomiędzy wielkością nanocząstki a jej właściwościami. W nanochemii rola efekty wielkości kwantowej, powodując zmianę właściwości substancji w zależności od wielkości cząstek i liczby znajdujących się w nich atomów lub cząsteczek. Rola efektów wielkościowych jest tak duża, że ​​podejmuje się próby tworzenia tablic zależności właściwości klastrów i nanocząstek od ich wielkości i geometrii, na wzór układu okresowego. Kwantowe efekty wielkości determinują takie właściwości materii, jak pojemność cieplna, przewodność elektryczna, niektóre właściwości optyczne itp.

Zmiany właściwości są związane z dwoma głównymi przyczynami: wzrostem udziału powierzchniowego i zmianą struktury elektronowej w wyniku efektów kwantowych. Właściwości atomów znajdujących się przy powierzchni różnią się od właściwości atomów znajdujących się w masie materiału, dlatego powierzchnię cząstki można uznać za szczególny stan skupienia. Im większy udział atomów zlokalizowanych na powierzchni, tym silniejsze efekty związane z powierzchnią (rys. 9).

Ryż. 9. Zmiana stosunku atomów „powierzchniowych” (1) do znajdujących się w objętości materiału (2) w zależności od wielkości cząstek.

Specyfika struktury elektronowej nanoobiektów wyjaśnia się wzmocnieniem właściwości kwantowych związanym ze zmniejszeniem rozmiaru. Niezwykłe właściwości nanostruktur komplikują ich banalne zastosowanie techniczne, a jednocześnie otwierają zupełnie nieoczekiwane perspektywy techniczne.

Znaczące różnice we właściwościach nanocząstek zaczynają pojawiać się przy rozmiarach cząstek mniejszych niż 100 nm. Z energetycznego punktu widzenia zmniejszenie wielkości cząstek prowadzi do wzrostu roli energii powierzchniowej, co prowadzi do zmian właściwości fizycznych i chemicznych małych obiektów.

Obiekty badań nanochemicznych to ciała o takiej masie, że ich równoważny rozmiar (średnica kuli, której objętość jest równa objętości ciała) mieści się w nanozakresie (0,1 - 100 nm). Konwencjonalnie nanochemię można podzielić na teoretyczną, eksperymentalną i stosowaną (ryc. 10).

Ryż. 10. Struktura nanochemii

Nanochemia teoretyczna opracowuje metody obliczania zachowania nanociał z uwzględnieniem takich parametrów stanu cząstek, jak współrzędne przestrzenne i prędkości, masa, charakterystyka składu, kształt i struktura każdej nanocząstki.

Nanochemia eksperymentalna rozwija się w trzech kierunkach. W Pierwszy, co w pełni koreluje z działem chemii analitycznej, opracowywane i stosowane są ultraczułe metody fizykochemiczne, umożliwiające ocenę struktury cząsteczek i skupień, obejmujących dziesiątki i setki atomów. Drugi Kierunek bada zjawiska pod wpływem lokalnych (lokalnych) wpływów elektrycznych, magnetycznych lub mechanicznych na nanociała, realizowanych przy użyciu nanosond i specjalnych manipulatorów. Celem jest zbadanie interakcji poszczególnych cząsteczek gazu z nanociałami oraz nanociał między sobą, aby zidentyfikować możliwość wewnętrznych rearanżacji bez niszczenia cząsteczek i klastrów oraz ich rozpadu. Kierunek ten zainteresowany jest także możliwością „składania atomowego” nanociała o pożądanym wyglądzie podczas przemieszczania atomów po powierzchni podłoża (materiału bazowego, którego powierzchnia poddawana jest różnego rodzaju obróbce w wyniku które tworzą się warstwy o nowych właściwościach lub wyrasta film z innego materiału). W trzeci kierunkach wyznaczane są charakterystyki makrokinetyczne zbiorowisk nanociał oraz ich funkcje rozkładu po parametrach stanu.

Nanochemia stosowana obejmuje: opracowanie podstaw teoretycznych zastosowania nanosystemów w inżynierii i nanotechnologii, metod przewidywania rozwoju konkretnych nanosystemów w warunkach ich stosowania, a także poszukiwanie optymalnych metod działania ( nanochemia techniczna); tworzenie teoretycznych modeli zachowania nanosystemów podczas syntezy nanomateriałów i poszukiwanie optymalnych warunków ich wytwarzania ( nanochemia syntetyczna); badanie nanosystemów biologicznych i tworzenie metod wykorzystania nanosystemów do celów leczniczych ( nanochemia medyczna); opracowanie teoretycznych modeli powstawania i migracji nanocząstek w środowisku oraz metod oczyszczania wód naturalnych lub powietrza z nanocząstek ( nanochemia ekologiczna).

Mówiąc o rozmiarach obiektów badań, należy wziąć pod uwagę, że granice przedziału nanoskali w chemii są arbitralne. Właściwości ciała są w różnym stopniu wrażliwe na jego wielkość. Niektóre właściwości tracą swoją specyficzność przy rozmiarach większych niż 10 nm, inne - większych niż 100 nm. Dlatego też, aby wykluczyć z rozważań mniejszą liczbę właściwości, przyjmuje się, że górna granica nanoprzedziału wynosi 100 nm.

W tym przedziale każda właściwość zależy konkretnie od jej masy i objętości. Dlatego też przedmiot nanochemii można uznać za obiekty podlegające interakcjom każdy atom wraz ze wszystkimi innymi atomami są znaczące.

Obiekty nanochemiczne można klasyfikować według różnych kryteriów. Na przykład według stan fazowy(Tabela 1).

Geometrycznie(wymiary) nanoobiektów można klasyfikować na różne sposoby. Niektórzy badacze proponują scharakteryzowanie wymiarowości obiektu poprzez liczbę wymiarów, w jakich obiekt posiada wymiary makroskopowe. Inni opierają się na liczbie pomiarów nanoskopowych.

W tabeli W tabeli 2 przedstawiono główne obiekty badań nanochemicznych (nanocząstki i odpowiadające im nanosystemy).

Klasyfikacja nanoobiektów ze względu na ich wymiarowość jest istotna nie tylko z formalnego punktu widzenia. Geometria znacząco wpływa na ich właściwości fizyczne i chemiczne. Rozważmy niektóre z obiektów badawczych o najwyższym priorytecie w nanochemii.

Nanocząstki z atomów gazu szlachetnego. Są to najprostsze nanoobiekty. Atomy gazów obojętnych z całkowicie wypełnionymi powłokami elektronowymi słabo oddziałują ze sobą za pomocą sił van der Waalsa. Do opisu takich cząstek posłużono się modelem twardych kul (rys. 11). Energia wiązania, czyli energia zużywana na oderwanie pojedynczego atomu od nanocząstki, jest bardzo mała, dlatego cząstki występują w temperaturach nie wyższych niż 10-100 K.

Ryż. 11. Nanocząstki składające się z 16 atomów argonu.

Nanocząstki metali. W klastrach metali składających się z kilku atomów można realizować zarówno wiązania kowalencyjne, jak i metaliczne (ryc. 12). Nanocząstki metali są wysoce reaktywne i często stosuje się je jako katalizatory. Nanocząstki metali mogą przyjmować regularne kształty – ośmiościan, dwudziestościan, czworościan.

Ryż. 12. Nanocząstki składające się z atomów platyny (białe kulki) i miedzi (szare).

Fulereny. Są to puste w środku cząstki utworzone przez wielościany atomów węgla połączone wiązaniem kowalencyjnym. Szczególne miejsce wśród fulerenów zajmuje cząsteczka o 60 atomach węgla – C 60, przypominająca mikroskopijną piłkę nożną (ryc. 13).

Ryż. 13. Cząsteczka fulerenu C 60

Fulereny mają szerokie zastosowanie: do tworzenia nowych smarów i powłok przeciwciernych, nowych rodzajów paliw, związków diamentopodobnych o ultrawysokiej twardości, czujników i farb.

Nanorurki węglowe. Są to puste wewnątrzcząsteczkowe obiekty składające się z około 1 000 000 atomów węgla i reprezentujące jedno- lub wielowarstwowe rurki o średnicy od 1 do 30 nm i długości kilkudziesięciu mikronów. Na powierzchni nanorurki atomy węgla rozmieszczone są na wierzchołkach sześciokątów foremnych (rys. 14).

Ryż. 14. Nanorurki węglowe.

Nanorurki posiadają szereg unikalnych właściwości, dzięki czemu znajdują szerokie zastosowanie głównie w tworzeniu nowych materiałów, elektronice oraz mikroskopii skaningowej. Unikalne właściwości nanorurek: duża powierzchnia właściwa, przewodność elektryczna, wytrzymałość - pozwalają na tworzenie na ich bazie skutecznych nośników katalizatorów do różnych procesów. Nanorurki wykorzystuje się na przykład do wytwarzania nowych źródeł energii – ogniw paliwowych, które mogą działać wielokrotnie dłużej niż zwykłe baterie tej samej wielkości. Na przykład nanorurki zawierające nanocząsteczki palladu mogą w zwarty sposób magazynować wodór tysiące razy przekraczający swoją objętość. Dalszy rozwój technologii ogniw paliwowych umożliwi magazynowanie w nich setek i tysięcy razy więcej energii niż w nowoczesnych akumulatorach.

Gromady jonowe. Stanowią one klasyczny obraz charakterystyczny dla wiązania jonowego w sieci krystalicznej chlorku sodu (ryc. 15). Jeżeli nanocząstka jonowa jest wystarczająco duża, to jej struktura jest zbliżona do struktury kryształu objętościowego. Związki jonowe znajdują zastosowanie przy tworzeniu klisz fotograficznych o wysokiej rozdzielczości, fotodetektorach molekularnych oraz w różnych dziedzinach mikroelektroniki i elektrooptyki.

Ryż. 15. Klaster NaCl.

Gromady fraktalne. Są to obiekty o rozgałęzionej budowie (ryc. 16): sadza, koloidy, różne aerozole i aerożele. Fraktal to obiekt, w którym wraz ze wzrostem powiększenia widać, jak powtarza się w nim ta sama struktura na wszystkich poziomach i w dowolnej skali.

Ryc. 16. Gromada fraktalna

Klastry molekularne(układy supramolekularne). Klastry składające się z cząsteczek. Większość klastrów ma charakter molekularny. Ich liczba i różnorodność jest ogromna. W szczególności wiele makrocząsteczek biologicznych należy do klastrów molekularnych (ryc. 17 i 18).

Ryż. 17. Klaster molekularny białka ferredoksyny.

Ryż. 18. Wysokospinowe klastry molekularne

Nanochemia

Chemia i farmakologia

Nanonauka wyłoniła się jako niezależna dyscyplina dopiero w ciągu ostatnich 7–10 lat. Badanie nanostruktur jest wspólnym kierunkiem wielu klasycznych dyscyplin naukowych. Nanochemia zajmuje wśród nich jedno z czołowych miejsc, otwiera bowiem niemal nieograniczone możliwości rozwoju, produkcji i badań...

FEDERALNA AGENCJA EDUKACJI OMSK PAŃSTWOWY UNIWERSYTET PEDAGOGICZNY WYDZIAŁ CHEMII I BIOLOGII
KATEDRA CHEMII I METODY NAUCZANIA CHEMII

Nanochemia

Ukończył: student 1-ХО Kuklina N.E.

Sprawdził: dr, profesor nadzwyczajny B.Ya.Bryansky.

Omsk 2008

§1. Historia powstania nanonauki………………………………………………………3

§2. Podstawowe pojęcia nanonauki…………………………………………………………….5

§3. Cechy budowy i zachowania niektórych nanocząstek……………………………8

§4. Rodzaje stosowanych zastosowań nanochemii……………………………………………………….....9

§5. Metody otrzymywania nanocząstek………………………………………………………..10

§6. Nanomateriały i perspektywy ich zastosowania…………………………………...11

Źródła informacji………………………………………………………………………………13

§1. Historia powstania nanonauki

1905 Albert Einstein teoretycznie udowodnił, że wielkość cząsteczki cukru wynosi p a żyły mają wielkość 1 nanometra.

1931 Niemieccy fizycy Ernst Ruska i Max Knoll stworzyli mikroskop elektronowy O zakres zapewniający 10 15 -krotny wzrost.

1932 Holenderski profesor Fritz Zernike wynalazł mi kontrast fazowy Do roskop odmiana mikroskopu optycznego poprawiająca jakość wyświetlania szczegółów obrazu A zheniya i badał żywe komórki przy jego pomocy.

1939 Firma Siemens, w której pracował Ernst Ruska, wyprodukowała pierwszy komercyjny mikroskop elektronowy o rozdzielczości 10 nm.

1966 Amerykański fizyk Russell Young, który pracował w National Bureau of Hundred N darts, wynalazł silnik stosowany dziś w skanowaniu mikro tuneli O lunet i do pozycjonowania nanoprzyrządów z dokładnością do 0,01 angstremów (1 nanometr = 10 angstremów).

1968 Wiceprezes wykonawczy firmy Bell Alfred Cho i John Arthur, pracownik jej działu badań nad półprzewodnikami, uzasadnili teoretyczną możliwość wykorzystania nanotechnologii w rozwiązywaniu problemów obróbki powierzchni i osiąganiu precyzji atomowej w tworzeniu urządzeń elektronicznych.

1974 Japoński fizyk Norio Taniguchi, który pracował na Uniwersytecie Tokijskim, zaproponował termin „nanotechnologia” (proces dzielenia, składania i zmiany materii A łowienie ryb poprzez wystawienie ich na działanie jednego atomu lub jednej cząsteczki), co szybko zyskało popularność w kręgach naukowych.

1982 W Centrum Badawczym IBM w Zurychu fizycy Gerd Binnig i Ge N Rich Rohrer stworzył skaningowy mikroskop tunelowy (STM), który pozwala na skonstruowanie trójwymiarowego obrazu rozmieszczenia atomów na powierzchniach materiałów przewodzących.

1985 Trzej amerykańscy chemicy: profesor Rice University Richard Smalley oraz Robert Karl i Harold Kroto odkryli fulereny – cząsteczki zbudowane I składający się z 60 atomów węgla ułożonych w kształt kuli. Naukowcy ci byli także w stanie po raz pierwszy zmierzyć obiekt o wielkości 1 nm.

1986 Gerd Binnig opracował mikrosondę skanującą sił atomowych O zakres, który w końcu umożliwił wizualizację atomów dowolnych materiałów (nie tylko O sterowniki), a także manipulować nimi.

19871988 W Instytucie Badawczym Delta pod kierownictwem P.N. Łuskinowicz uruchomił pierwszą rosyjską instalację nanotechnologiczną, która przeprowadziła ukierunkowaną ucieczkę cząstek z końcówki sondy mikroskopowej pod wpływem ogrzewania.

1989 Naukowcom Donaldowi Eiglerowi i Erhardowi Schwetzerowi z kalifornijskiego Centrum Badawczego IBM udało się ułożyć nazwę swojej firmy za pomocą 35 atomów ksenonu na krysztale niklu.

1991 Japoński profesor Sumio Lijima, który pracował w NEC, oraz Z wykorzystali fulereny do wytworzenia rurek węglowych (lub nanorurek) o średnicy 0,8 nm.

1991 Pierwszy program nanotechnologiczny National Science Foundation został uruchomiony w Stanach Zjednoczonych. W podobne działania angażuje się także rząd japoński.

1998 Cees Dekker, holenderski profesor na Politechnice w Delft, stworzył tranzystor oparty na nanorurkach. Aby tego dokonać, musiał jako pierwszy na świecie dokonać zmiany mi określić przewodność elektryczną takiej cząsteczki.

2000 Niemiecki fizyk Franz Gissibl widział cząstki subatomowe w krzemie. Jego kolega Robert Magerle zaproponował technologię nanotomografii do tworzenia trójwymiarowych obiektów R nowy obraz wewnętrznej struktury materii z rozdzielczością 100 nm.

2000 Rząd USA otworzył Narodowy Instytut Nanotechnologii I inicjatywa (NNI). Budżet USA przeznaczył na ten obszar komercyjny 270 milionów dolarów mi Chińskie firmy zainwestowały w nią 10 razy więcej.

2002 Cees Dekker połączył rurkę węglową z DNA, tworząc pojedyncze nano mechanizm.

2003 Profesor Feng Liu z Uniwersytetu w Utah, korzystając z prac Franza Gissibla, wykorzystał mikroskop atomowy do skonstruowania obrazów orbit elektronów, analizując ich zaburzenia podczas ruchu wokół jądra.

§2. Podstawowe pojęcia nanonauki

Nanonauka wyłoniła się jako niezależna dyscyplina dopiero później D wiek 7-10 lat. Badanie nanostruktur jest wspólnym kierunkiem wielu klasycznych dyscyplin naukowych. Nanochemia zajmuje wśród nich jedno z czołowych miejsc, otwiera bowiem niemal nieograniczone możliwości rozwoju, produkcji i badań nowych nanomateriałów o określonych właściwościach, często przewyższających jakością materiały naturalne.

Nanochemia - to nauka zajmująca się badaniem właściwości różnych osadów T konstrukcji, a także opracowywanie nowych metod ich wytwarzania, badania i modyfikacji.

Priorytetowym zadaniem nanochemii jestustalenie zależności pomiędzy wielkością nanocząstek A stitsa i jej właściwości.

Obiekty badań nanochemicznychto ciała o masie odpowiadającej ich masie I wielkość wartościowości pozostaje w nanozakresie (0,1 100 nm).

Obiekty w nanoskali zajmują pozycję pośrednią pomiędzy materiałami masowymi z jednej strony, a atomami i cząsteczkami z drugiej. Obecność takichъ wpływa na materiały, nadając im nowe właściwości chemiczne i fizyczne. Nanoobiekty stanowią pośrednie i łączące ogniwo pomiędzy światem, w którym funkcjonują. O znajomość mechaniki kwantowej i świata, w którym działają prawa fizyki klasycznej.

Charakterystyczne rozmiary obiektów w otaczającym świecie

Nanochemia bada wytwarzanie i właściwości różnych nanosystemów. Nanosystemy przedstawiają zbiór ciał otoczonych ośrodkiem gazowym lub ciekłym. Takie t mi Mogą to być klastry i cząsteczki wieloatomowe, nanokropelki i nanokryształy. Są to formy pośrednie pomiędzy atomami i ciałami makroskopowymi. Rozmiar systemów ok Z leży w granicach 0,1 100 nm.

Klasyfikacja obiektów nanochemicznych ze względu na stan fazowy

Stan fazowy	Pojedyncze atomy	Klastry	Nanocząstki	Substancja zwarta
Średnica, nm	0,1-0,3	0,3-10	10-100	Ponad 100
Liczba atomów	1-10	10-10 6	10 6 -10 9	Ponad 10 9

Zakres obiektów badanych przez nanochemię stale się poszerza. Chemicy zawsze starali się zrozumieć, co jest specjalnego w ciałach o rozmiarach nanometrowych. Doprowadziło to do szybkiego rozwoju chemii koloidalnej i makromolekularnej.

W latach 80-90 XX wieku, dzięki metodom elektronicznym, siłom atomowym i N mikroskopii Nela udało się zaobserwować zachowanie nanokryształów metali i n mi sole organiczne, cząsteczki białek, fulereny i nanorurki, a w ostatnich latach t A Obserwacje te stały się powszechne.

Obiekty badań nanochemicznych

Nanocząstki	Nanosystemy
Fulereny	Kryształy, roztwory
Tubuleny	Agregaty, rozwiązania
Cząsteczki białka	Rozwiązania, kryształy
Cząsteczki polimeru	Zole, żele
Nanokryształy substancji nieorganicznych społeczeństwa	Aerozole, roztwory koloidalne, opady atmosferyczne
Micele	Roztwory koloidalne
Nanobloki	ciała stałe
Langmuir filmuje Blodgetta	Ciała z filmem na powierzchni
Klastry w gazach	Aerozole
Nanocząstki w warstwach o różnych rozmiarach społeczeństwa	Folie nanostrukturalne

Zatem można wyróżnić następujące główne cechy nanochemii:

1. Wymiary geometryczne obiektów podano w skali nanometrowej;
2. Manifestacja nowych właściwości przez przedmioty i ich zbiory;
3. Umiejętność kontrolowania i precyzyjnego manipulowania obiektami;
4. Przedmioty i urządzenia zmontowane na bazie przedmiotów zyskują nowych odbiorców bskie właściwości.

§3. Cechy budowy i zachowania niektórych nanocząstek

Nanocząstki z atomów gazu szlachetnegoto najprostsze nanoobiektyъ ect. Atomy gazów obojętnych z całkowicie wypełnionymi powłokami elektronowymi słabo oddziałują ze sobą za pomocą sił van der Waalsa. Do opisu takich cząstek posługuje się modelem twardych kul.

Nanocząstki metali. W klastrach metali składających się z kilku atomów można realizować zarówno wiązania kowalencyjne, jak i metaliczne. Nanocząstki metali są wysoce reaktywne i często stosuje się je jako katalizatory. A torow. Nanocząstki metali zwykle przyjmują regularny kształt ośmiościanu, icos A hedron, czworościan.

Gromady fraktalnesą to obiekty o rozgałęzionej strukturze: sadza, co l loidy, różne aerozole i aerożele. Fraktal to obiekt, w którym wraz z wiekiem Z Wraz ze wzrostem powiększenia widać, jak powtarza się w nim ta sama struktura na wszystkich poziomach i w dowolnej skali.

Klastry molekularneklastry składające się z cząsteczek. Większość klastrów mi rów ma charakter molekularny. Ich liczba i różnorodność jest ogromna. W szczególności do cząsteczek Na Wiele makrocząsteczek biologicznych należy do klastrów polarnych.

Fulereny to puste w środku cząstki utworzone przez wielokąty N nacięcia utworzone z atomów węgla połączonych wiązaniem kowalencyjnym. Szczególne miejsce wśród foluszy mi nowo zajęty przez cząstkę o 60 atomach węgla C 60 przypominający mikroskopijną piłkę nożną.

Nanorurki są to puste w środku cząsteczki, składające się z około 1 000 000 at O węgla i są to rurki jednowarstwowe o średnicy około nanometra i długości kilkudziesięciu mikronów. Na powierzchni nanorurki rozpuszczone są atomy węgla O ułożone na wierzchołkach regularnych sześciokątów.

§4. Rodzaje stosowanych zastosowań nanochemii

Konwencjonalnie nanochemię można podzielić na:

• Teoretyczny
• Eksperymentalny
• Stosowany

Nanochemia teoretycznaopracowuje metody obliczania zachowania nanociał, uwzględniając takie parametry stanu cząstek, jak współrzędne przestrzenne i prędkość O wielkość, masa, charakterystyka składu, kształt i struktura każdej nanocząstki.

Nanochemia eksperymentalnarozwija się w trzech kierunkach. W ramach pierwszego Tak, opracowywane i stosowane są ultraczułe metody spektralne Yu umożliwiając ocenę struktury cząsteczek zawierających dziesiątki i setki atomów.W ciągu sekundykierunki, zjawiska pod lokalnym (lokalnym) elektrycznym mi wpływy magnetyczne lub mechaniczne na nanociała, realizowane przy użyciu nanosond i specjalnych manipulatorów.W ramach trzeciegoUstalam kierunki T Charakterystyka makrokinetyczna Xia kolektywów nanociał i n funkcji dystrybucji A uwaga zgodnie z parametrami stanu.

Nanochemia stosowana obejmuje:

• Opracowanie podstaw teoretycznych zastosowania nanosystemów w inżynierii i nanotechnologii O biologia, metody przewidywania rozwoju określonych nanosystemów w ich warunkach oraz Z użytkowania, a także poszukiwanie optymalnych metod działania (technicznych i nochemia).
• Tworzenie teoretycznych modeli zachowania nanoukładów podczas syntezy nanomatów mi riale i poszukiwanie optymalnych warunków ich wytwarzania (nanochemia syntetyczna).
• Badanie nanoukładów biologicznych i tworzenie metod wykorzystania nanometrów I łodygi do celów leczniczych (nanochemia medyczna).
• Opracowanie teoretycznych modeli powstawania i migracji nanocząstek w środowisku Na trudne środowisko i metody oczyszczania wód naturalnych lub powietrza z nanocząstek (np O nanochemia logiczna).

§5. Metody otrzymywania nanocząstek

Zasadniczo wszystkie metody syntezy nanocząstek można podzielić na dwie duże grupy:

Metody dyspersyjnelub sposoby otrzymywania nanocząstek poprzez rozdrobnienie konwencjonalnej makropróbki

metody kondensacyjne, czyli metody „hodowania” nanocząstek z pojedynczych atomów.

Metody dyspersyjne

Metodami dyspersyjnymi ciała wyjściowe rozdrabnia się na nanocząstki. Niektórzy naukowcy nazywają to podejście do otrzymywania nanocząstek w przenośni„podejście od góry do dołu” . To najprostszy ze wszystkich sposobów tworzenia nanocząstek, swego rodzaju „mięsa” O wycinanie” makrociał. Metoda ta znajduje szerokie zastosowanie w produkcji materiałów dla mikroelektroniki, polega na zmniejszaniu wielkości obiektów do rozmiarów nano w ramach możliwości urządzeń przemysłowych i użytego materiału. I H Rozdrobnienie substancji na nanocząstki możliwe jest nie tylko mechanicznie. Rosyjska firma Advanced Powder Technologies produkuje nanocząstki poprzez eksplozję metalowej nici silnym impulsem prądowym.

Istnieją również bardziej egzotyczne sposoby otrzymywania nanocząstek. Amerykańscy naukowcy zebrali mikroorganizmy z liści drzewa figowego w 2003 roku rodokok i umieścił je w roztworze zawierającym złoto. Bakterie zadziałały jak środek chemiczny Z środek stabilizujący, zbierający czyste nanocząstki o średnicy około 10 nm z jonów srebra. Budując nanocząsteczki, bakterie czuły się normalnie i nadal się rozmnażały.

Kondensacja metody

Metodami kondensacyjnymi ("Podejście oddolne") nanocząstki otrzymują n Na tematy unifikacji poszczególnych atomów. Metoda jest kontrolowana Z W tych warunkach tworzą się zespoły atomów i jonów. W rezultacie powstają nowe obiekty o nowych strukturach i odpowiednio o nowych właściwościach, które można zaprogramować, zmieniając warunki tworzenia zespołów. Ten D Posunięcie to ułatwia rozwiązanie problemu miniaturyzacji obiektów, przybliża nas do rozwiązania szeregu problemów litografii wysokiej rozdzielczości, tworzenia nowych mikroprocesorów, cienkich folii polimerowych i nowych półprzewodników.

§6. Nanomateriały i perspektywy ich zastosowania

Pojęcie nanomateriałów zostało po raz pierwszy sformułowane w rLata 80. XX wieku autorstwa G. Gleitera, który wprowadził sam termin do użytku naukowego „ nanomateriał " Oprócz tradycyjnych nanomateriałów (takich jak pierwiastki i związki chemiczne, substancje amorficzne, metale i ich stopy) zaliczają się do nich nanopółprzewodniki, nanopolimery, n A materiały nieporowate, nanoproszki, liczne nanostruktury węglowe, n A nobiomateriały, struktury supramolekularne i katalizatory.

Czynniki decydujące o unikalnych właściwościach nanomateriałów, to efekty wymiarowe, elektroniczne i kwantowe tworzących je nanocząstek, a także ich bardzo rozwinięta powierzchnia. Wykazały to liczne badania B istotne i ciekawe technicznie zmiany właściwości fizyko-mechanicznych nanomateriałów (wytrzymałość, twardość itp.) zachodzą w zakresie wielkości cząstek od kilku n A liczby do 100 nm. Obecnie otrzymano już wiele nanomateriałów na bazie azotków i borków o wielkości krystalitów około 12 nm lub mniejszych.

Ze względu na specyficzne właściwości znajdujących się pod nimi nanocząstek powstają takie maty mi Riale są często lepsze od „zwykłych” pod wieloma względami. Na przykład meta siła l la uzyskany za pomocą nanotechnologii przewyższa wytrzymałość materiału konwencjonalnego 1,53 razy, jego twardość jest 5070 razy większa, a odporność na korozję 1012 razy większa.

Obszary zastosowań nanomateriałów:

• elementy nanoelektroniki i nanofotoniki (tranzystory półprzewodnikowe i lasery; fotodetektory; ogniwa słoneczne; różne czujniki)
• urządzenia rejestrujące bardzo gęstą informację
• telekomunikacja, technologie informacyjne i komputerowe, supe r komputery
• sprzęt wideo, telewizory płaskie, monitory, projektory wideo
• molekularne urządzenia elektroniczne, w tym przełączniki i obwody elektroniczne na poziomie molekularnym
• ogniwa paliwowe i urządzenia magazynujące energię
• urządzenia mikro- i nanomechaniki, w tym silniki molekularne i nanosilniki, nanoroboty
• nanochemia i kataliza, w tym kontrola spalania, powlekanie, elektryka Do trochęchemii i farmacji
• urządzenia do monitorowania stanu w lotnictwie, przestrzeni kosmicznej i obronności I badania środowiskowe
• celowane dostarczanie leków i białek, biopolimery i gojenie tkanek biologicznych, diagnostyka kliniczna i medyczna, tworzenie sztucznych mięśni Na wędkarstwo, kości, implantacja żywych narządów
• biomechanika, genomika, bioinformatyka, bioinstrumentacja
• rejestracja i identyfikacja tkanek rakotwórczych, patogenów i czynników biologicznie szkodliwych; bezpieczeństwo w rolnictwie i produkcji żywności.

Region omski jest gotowy do rozwoju nanotechnologii

Rozwój nanotechnologii jest jednym z priorytetowych obszarów rozwoju nauki, technologii i inżynierii w regionie omskim.

Tak więc w omskim oddziale Instytutu Fizyki Półprzewodników SB RAS prowadzone są badania H prace nad nanoelektroniką, a w Instytucie Problemów Przeróbki Węglowodorów SB RAS trwają prace nad otrzymaniem nanoporowatych nośników węgla i katalizatorów.

Źródła informacji:

• http://www.rambler.ru/cgi-bin/news
• http://www.rambler.ru/news
• ht tp : // Nanometr.ru
• http://www.nanonewsnet.ru/ 67KB Wyposażenie lekcji: Prezentacja Początek Wielkiej Wojny Ojczyźnianej, w której wykorzystano mapę początkowego okresu wojny, fragmenty filmów dokumentalnych o wojnie, diagram dotyczący gotowości Niemiec i ZSRR do wojny, wystawę książek poświęconych Wielka Wojna Ojczyźniana...

Być może dla pojęcia nanotechnologii nie ma wyczerpującej definicji, ale przez analogię do obecnie istniejących mikrotechnologii wynika, że ​​nanotechnologie to technologie, które operują wielkościami rzędu nanometra. Zatem przejście od „mikro” do „nano” jest jakościowym przejściem od manipulacji materią do manipulacji pojedynczymi atomami. Mówiąc o rozwoju nanotechnologii mamy na myśli trzy kierunki: produkcję obwodów elektronicznych (w tym wolumetrycznych) z elementami aktywnymi o wymiarach porównywalnych z cząsteczkami i atomami; rozwój i produkcja nanomaszyn; manipulacja pojedynczymi atomami i cząsteczkami oraz składanie z nich makroobiektów. Rozwój w tych obszarach następuje już od dłuższego czasu. W 1981 roku stworzono mikroskop tunelowy umożliwiający przeniesienie pojedynczych atomów. Efekt tunelowy jest zjawiskiem kwantowym, polegającym na przenikaniu mikrocząstki z jednego klasycznie dostępnego obszaru ruchu do drugiego, oddzielonego od pierwszego barierą potencjału. Podstawą wynalezionego mikroskopu jest bardzo ostra igła, przesuwająca się po badanej powierzchni ze szczeliną mniejszą niż jeden nanometr. W tym przypadku elektrony z końcówki igły tunelują przez tę szczelinę do podłoża.

Jednak oprócz badań powierzchni stworzenie nowego typu mikroskopów otworzyło całkowicie nową drogę tworzenia elementów o rozmiarach nanometrowych. Uzyskano unikalne wyniki dotyczące ruchu atomów, ich usuwania i osadzania w danym punkcie, a także lokalnej stymulacji procesów chemicznych. Od tego czasu technologia została znacznie udoskonalona. Dziś osiągnięcia te wykorzystywane są w życiu codziennym: produkcja jakichkolwiek dysków laserowych, a tym bardziej produkcja płyt DVD, nie jest możliwa bez zastosowania nanotechnicznych metod kontroli.

Nanochemia to synteza nanodyspersyjnych substancji i materiałów, regulacja przemian chemicznych ciał o rozmiarach nanometrowych, zapobieganie chemicznej degradacji nanostruktur, metody leczenia chorób za pomocą nanokryształów.

Poniżej przedstawiono obszary badań w nanochemii:

• - rozwój metod składania dużych cząsteczek z atomów za pomocą nanomanipulatorów;
• - badanie wewnątrzcząsteczkowych przegrupowań atomów pod wpływem wpływów mechanicznych, elektrycznych i magnetycznych. Synteza nanostruktur w przepływach płynów nadkrytycznych; opracowanie metod ukierunkowanego montażu z utworzeniem nanostruktur fraktalnych, ramowych, rurowych i kolumnowych.
• - rozwój teorii ewolucji fizykochemicznej substancji i nanostruktur ultradyspersyjnych; tworzenie sposobów zapobiegania chemicznej degradacji nanostruktur.
• - pozyskiwanie nowych nanokatalizatorów dla przemysłu chemicznego i petrochemicznego; badanie mechanizmu reakcji katalitycznych na nanokryształach.
• - badanie mechanizmów nanokrystalizacji w ośrodkach porowatych w polach akustycznych; synteza nanostruktur w tkankach biologicznych; rozwój metod leczenia chorób poprzez tworzenie nanostruktur w tkankach objętych patologią.
• - badanie zjawiska samoorganizacji w grupach nanokryształów; poszukiwać nowych sposobów przedłużenia stabilizacji nanostruktur za pomocą modyfikatorów chemicznych.
• - Oczekiwanym rezultatem będzie funkcjonalna gama maszyn zapewniająca:
• - metodologia badania przegrupowań wewnątrzcząsteczkowych pod wpływem lokalnych wpływów na cząsteczki.
• - nowe katalizatory dla przemysłu chemicznego i praktyki laboratoryjnej;
• - nanokatalizatory tlenkowo-ziemnicze i wanadowe o szerokim spektrum działania.
• - metodologia zapobiegania degradacji chemicznej nanostruktur technicznych;
• - metody przewidywania degradacji chemicznej.
• - nanomedyki lecznicze i chirurgiczne, preparaty na bazie hydroksyapatytu dla stomatologii;
• - sposób leczenia chorób onkologicznych poprzez wykonanie nanokrystalizacji wewnątrzguzowej i zastosowanie pola akustycznego.
• - metody tworzenia nanostruktur poprzez ukierunkowaną agregację nanokryształów;
• - techniki regulacji przestrzennej organizacji nanostruktur.
• - nowe czujniki chemiczne z ultradyspersyjną fazą aktywną; metody zwiększania czułości czujników poprzez modyfikację chemiczną.

Nanochemia to nauka zajmująca się badaniem właściwości różnych nanostruktur, a także opracowywaniem nowych metod ich wytwarzania, badania i modyfikacji.

Jednym z priorytetowych zadań nanochemii jest ustalenie zależności pomiędzy wielkością nanocząstki a jej właściwościami.

Obiekty badań nanochemicznych to ciała o takiej masie, że ich równoważny rozmiar (średnica kuli, której objętość jest równa objętości ciała) mieści się w nanozakresie (0,1 - 100 nm)

Ze względu na położenie nanoświata na pograniczu fizyki klasycznej i mechaniki kwantowej, jego obiektów nie można już uważać za absolutnie identyczne i statystycznie nierozróżnialne. Wszystkie są indywidualne, a jedna nanocząstka różni się od drugiej składem, strukturą i wieloma innymi parametrami

Nanochemia jest na etapie szybkiego rozwoju, więc kiedy to nastąpi

Podczas nauki stale pojawiają się pytania związane z pojęciami i terminami.

Wyraźne różnice między terminami „klaster”, „nanocząstka” i „kwant”.

okres” nie zostały jeszcze sformułowane. Częściej używany jest termin „klaster”.

większe agregaty atomów i jest powszechny do ​​opisywania właściwości

metale i węgiel. Zwykle używa się terminu „kropka kwantowa”.

odnosi się do cząstek półprzewodników i wysp, gdzie kwant

ograniczenia nośników ładunku lub ekscytonów wpływają na ich właściwości.

Nanochemia teoretyczna opracowuje metody obliczania zachowania nanociał z uwzględnieniem takich parametrów stanu cząstek, jak współrzędne przestrzenne i prędkości, masa, charakterystyka składu, kształt i struktura każdej nanocząstki.

Nanochemia eksperymentalna rozwija się w trzech kierunkach.

1. Wewnątrz Pierwszy Rozwijane i stosowane są ultraczułe metody spektralne, umożliwiające ocenę struktury cząsteczek zawierających dziesiątki i setki atomów.

2. Po drugie Kierunek bada zjawiska pod wpływem lokalnych (lokalnych) wpływów elektrycznych, magnetycznych lub mechanicznych na nanociała, realizowanych przy użyciu nanosond i specjalnych manipulatorów. Celem jest zbadanie interakcji poszczególnych cząsteczek gazu z nanociałami i nanociał między sobą, aby zidentyfikować możliwość wewnątrzcząsteczkowych rearanżacji bez niszczenia cząsteczek i z ich rozpadem. Kierunek ten jest również interesujący ze względu na możliwość „składania atomowego” pożądanego nanociała nawyk(wygląd) podczas przesuwania atomów po powierzchni podłoża (materiału bazowego, którego powierzchnia poddawana jest różnego rodzaju obróbce, w wyniku której powstają warstwy o nowych właściwościach lub wyrasta film z innego materiału).

3. Wewnątrz trzeci kierunkach wyznaczane są charakterystyki makrokinetyczne zbiorowisk nanociał oraz ich funkcje rozkładu po parametrach stanu.

Nanochemia stosowana obejmuje:

§ opracowanie podstaw teoretycznych zastosowania nanosystemów w inżynierii i nanotechnologii, metod przewidywania rozwoju konkretnych nanosystemów w warunkach ich stosowania, a także poszukiwanie optymalnych metod działania ( nanochemia techniczna);

§ tworzenie teoretycznych modeli zachowania nanosystemów podczas syntezy nanomateriałów i poszukiwanie optymalnych warunków ich wytwarzania ( nanochemia syntetyczna);

§ badanie nanosystemów biologicznych i tworzenie metod wykorzystania nanosystemów do celów leczniczych ( nanochemia medyczna);

§ opracowanie teoretycznych modeli powstawania i migracji nanocząstek w środowisku oraz metod oczyszczania wód naturalnych lub powietrza z nanocząstek ( nanochemia ekologiczna).

Medycyna i opieka zdrowotna. Uzyskano dowody na to, że stosowanie

nanourządzeń i powierzchni nanostrukturalnych może wzrosnąć o rząd wielkości

efektywność analizy w tak pracochłonnym obszarze biologii, jak dekodowanie

kod genetyczny. Opracowanie metod określania osobnika

cechy genetyczne doprowadziły do ​​rewolucji w diagnostyce i leczeniu

choroby. Oprócz optymalizacji przepisywania leków,

nanotechnologia umożliwiła opracowanie nowych metod dostarczania leków do organizmu

chorych narządów, a także znacznie zwiększają stopień ich leczenia

uderzenie. W badaniach wykorzystuje się osiągnięcia nanotechnologii

biologia i patologia komórki. Rozwój nowych technik analitycznych,

nadającego się do pracy w skali nanometrowej, znacznie wzrosła

efektywność badań właściwości chemicznych i mechanicznych komórek

(w tym podział i ruch), a także umożliwił pomiar cech

poszczególne cząsteczki. Te nowe techniki stały się znaczącym dodatkiem

techniki związane z badaniem funkcjonowania organizmów żywych.

Ponadto kontrolowane tworzenie nanostruktur prowadzi do powstawania nowych

materiały biokompatybilne o ulepszonych właściwościach.

Składniki molekularne układów biologicznych (białka, kwasy nukleinowe10

kwasy, lipidy, węglowodany i ich biologiczne analogi) są przykładami

materiały, których strukturę i właściwości określa się w nanoskali. Wiele

Przy ich pomocy powstają naturalne nanostruktury i nanosystemy

biologiczne metody samoorganizacji. Sztuczne nieorganiczne i

organiczne nanomateriały można wprowadzać do komórek i wykorzystywać

diagnostyka (na przykład poprzez tworzenie wizualizowanych plików kwantowych

„punkty”) i wykorzystywane jako ich aktywne składniki.

Zwiększanie pojemności pamięci i szybkości używanego komputera

nanotechnologia umożliwiła przejście do modelowania makromolekularnego

siatki w rzeczywistym środowisku. Takie obliczenia są niezwykle ważne dla

rozwój biokompatybilnych przeszczepów i nowych rodzajów leków.

Wymieńmy kilka obiecujących zastosowań nanotechnologii w

biologia:

Szybkie i skuteczne dekodowanie kodów genetycznych, które

jest przedmiotem zainteresowania w diagnostyce i leczeniu.

Skuteczna i tańsza opieka zdrowotna dzięki

przy użyciu pilota i działających urządzeń

wewnątrz organizmów żywych

Nowe metody podawania i dystrybucji leków w organizmie, które miały

miałoby ogromne znaczenie dla zwiększenia efektywności leczenia (np

dostarczanie leków do określonych miejsc w organizmie)

Opracowanie trwalszych i nie odrzucanych przez organizm sztucznych

tkanek i narządów

Rozwój systemów czujników, które mogłyby sygnalizować

występowanie chorób wewnątrz organizmu, na co pozwoliliby lekarze

angażować się nie tyle w leczenie, ile w diagnozę i

zapobieganie chorobom

Przedmioty chemii supramolekularnej

Termin „chemia supramolekularna” został po raz pierwszy wprowadzony w 1978 r.

Laureat Nagrody Nobla, francuski chemik Jean-Marie Lehn i

zdefiniowana jako „chemia opisująca złożone formacje, które są

wynik połączenia dwóch (lub więcej) cząstek chemicznych połączonych ze sobą

siły międzycząsteczkowe." Przedrostek „supra” odpowiada rosyjskiemu

przedrostek „powyżej”.

Chemia supramolekularna (supramolekularna).

chemia) to interdyscyplinarna dziedzina nauki obejmująca m.in. chemię,

aspekty fizyczne i biologiczne są bardziej złożone niż

cząsteczki, układy chemiczne połączone w jedną całość

oddziaływania międzycząsteczkowe (niekowalencyjne).

Przedmioty chemii supramolekularnej są supramolekularne

zespoły budowane spontanicznie z komplementarnych, tj. posiadających

zgodność geometryczna i chemiczna fragmentów, podobna

spontaniczny montaż najbardziej złożonych struktur przestrzennych w życiu codziennym

klatka szybowa. Jednym z podstawowych problemów współczesnej chemii jest

ukierunkowane projektowanie takich układów, tworzenie na poziomie molekularnym

„cegiełki” wysoce uporządkowanych związków supramolekularnych

o określonej strukturze i właściwościach. Formacje supramolekularne

charakteryzują się przestrzennym rozmieszczeniem swoich elementów, ich

architektura, „suprastruktura”, a także rodzaje cząsteczek międzycząsteczkowych

interakcje spajające komponenty. Ogólnie

oddziaływania międzycząsteczkowe są słabsze od wiązań kowalencyjnych, tzw

towarzysze supramolekularne są mniej stabilne termodynamicznie, a więcej

kinetycznie nietrwałe i bardziej dynamicznie elastyczne niż cząsteczki.

Kształcenie na odległość to nowoczesna forma skutecznego kształcenia dokształcającego i zaawansowanego szkolenia w zakresie kształcenia specjalistów w zakresie rozwoju obiecujących technologii wytwarzania materiałów funkcjonalnych i nanomateriałów. Jest to jedna z obiecujących form nowoczesnej edukacji rozwijającej się na całym świecie. Ta forma zdobywania wiedzy jest szczególnie istotna w tak interdyscyplinarnej dziedzinie, jaką są nanomateriały i nanotechnologia. Zaletami kursów zdalnych jest ich dostępność, elastyczność w konstruowaniu ścieżek edukacyjnych, poprawa efektywności i efektywności procesu interakcji ze studentami, opłacalność w porównaniu do studiów stacjonarnych, które jednak można harmonijnie połączyć z nauczaniem na odległość. Z zakresu podstawowych zasad nanochemii i nanomateriałów materiały wideo przygotowało Centrum Naukowo-Edukacyjne Nanotechnologii Uniwersytetu Moskiewskiego:

• . Podstawowe pojęcia i definicje nauk o nanosystemach i nanotechnologii. Historia powstania nanotechnologii i nauk o nanosystemach. Interdyscyplinarność i multidyscyplinarność. Przykłady nanoobiektów i nanosystemów, ich cechy i zastosowania technologiczne. Przedmioty i metody nanotechnologii. Zasady i perspektywy rozwoju nanotechnologii.
• . Podstawowe zasady tworzenia nanosystemów. Metody fizyczne i chemiczne. Procesy otrzymywania nanoobiektów „od góry do dołu”. Klasyczna, „miękka”, mikrosfera, wiązka jonów (FIB), AFM - litografia i nanoindentacja. Aktywacja mechaniczna i mechanosynteza nanoobiektów. Procesy pozyskiwania nanoobiektów „oddolnie”. Procesy zarodkowania w ośrodkach gazowych i skondensowanych. Zarodkowanie heterogeniczne, epitaksja i heteroepitaksja. Zanik kręgosłupa. Synteza nanoobiektów w matrycach amorficznych (szklistych). Metody homogenizacji chemicznej (współstrącanie, metoda zol-żel, technologia kriochemiczna, piroliza aerozolowa, obróbka solwotermiczna, suszenie nadkrytyczne). Klasyfikacja nanocząstek i nanoobiektów. Techniki otrzymywania i stabilizacji nanocząstek. Agregacja i dezagregacja nanocząstek. Synteza nanomateriałów w nanoreaktorach jedno i dwuwymiarowych.
• . Fizyka statystyczna nanoukładów. Cechy przejść fazowych w małych układach. Rodzaje oddziaływań wewnątrz- i międzycząsteczkowych. Hydrofobowość i hydrofilowość. Samoorganizacja i samoorganizacja. Tworzenie miceli. Samoorganizujące się monowarstwy. Filmy Langmuira-Blodgetta. Supramolekularna organizacja cząsteczek. Rozpoznawanie molekularne. Makrocząsteczki polimerowe, metody ich otrzymywania. Samoorganizacja w układach polimerowych. Separacja mikrofazowa kopolimerów blokowych. Dendrymery, szczotki polimerowe. Samoorganizacja warstwa po warstwie polielektrolitów. Polimery supramolekularne.
• . Substancja, faza, materiał. Hierarchiczna struktura materiałów. Nanomateriały i ich klasyfikacja. Nieorganiczne i organiczne nanomateriały funkcjonalne. Materiały hybrydowe (organiczno-nieorganiczne i nieorganiczno-organiczne). Biomineralizacja i bioceramika. Nanostrukturalne materiały 1D, 2D i 3D. Materiały mezoporowate. Sita molekularne. Nanokompozyty i ich właściwości synergistyczne. Nanomateriały strukturalne.
• . Kataliza i nanotechnologia. Podstawowe zasady i koncepcje katalizy heterogenicznej. Wpływ warunków przygotowania i aktywacji na powstawanie powierzchni aktywnej katalizatorów heterogenicznych. Reakcje wrażliwe na strukturę i niewrażliwe na strukturę. Specyfika właściwości termodynamicznych i kinetycznych nanocząstek. Elektrokataliza. Kataliza na zeolitach i sitach molekularnych. Kataliza membranowa.
• . Polimery na materiały konstrukcyjne i układy funkcjonalne. „Inteligentne” systemy polimerowe zdolne do wykonywania złożonych funkcji. Przykłady systemów „inteligentnych” (płyny polimerowe do produkcji ropy naftowej, inteligentne okna, nanostrukturalne membrany do ogniw paliwowych). Biopolimery jako najbardziej „inteligentne” systemy. Podejście biomimetyczne. Projektowanie sekwencji w celu optymalizacji właściwości inteligentnych polimerów. Zagadnienia ewolucji molekularnej sekwencji w biopolimerach.
• . Rozpatrzono stan obecny i problemy tworzenia nowych materiałów na chemiczne źródła energii: ogniwa paliwowe ze stałym tlenkiem (SOFC) i akumulatory litowe. Analizie poddano kluczowe czynniki strukturalne wpływające na właściwości różnych związków nieorganicznych, decydujące o możliwości ich zastosowania jako materiałów elektrodowych: perowskity złożone w SOFC oraz związki metali przejściowych (kompleksowe tlenki i fosforany) w bateriach litowych. Rozważono główne materiały anodowe i katodowe stosowane w bateriach litowych i uznane za obiecujące: ich zalety i ograniczenia, a także możliwość przezwyciężenia ograniczeń poprzez ukierunkowane zmiany w strukturze atomowej i mikrostrukturze materiałów kompozytowych poprzez nanostrukturyzację w celu poprawy właściwości bieżących źródeł.

Wybrane zagadnienia omawiane są w następujących rozdziałach książki (Wydawnictwo Binom):

Materiały ilustracyjne dotyczące nanochemii, samoorganizacji i powierzchni nanostrukturalnych:

Naukowo popularne „wideoksiążki”:

Wybrane rozdziały nanochemii i nanomateriałów funkcjonalnych.