KARTELA E PROJEKTIT
Grupmosha: Klasat 8-10.
Rëndësia: Nanoteknologjia është e lidhur ngushtë me jetën moderne të njeriut.
Synimi: zgjerimin e të kuptuarit të nanoteknologjive dhe fushave të zbatimit të tyre.
Vendndodhja e projektit: biologji, fizikë, kimi, mjekësi, shkencë ushtarake.
Lloji i projektit: grup.
Kohëzgjatja e punës në projekt: nga 2 javë.
Situata problematike
Fusha e shkencës dhe teknologjisë e quajtur nanoteknologji është shfaqur relativisht kohët e fundit. Perspektivat për këtë shkencë janë të mëdha. Vetë grimca "nano" do të thotë një e miliarda e një sasie. Për shembull, një nanometër është një e miliarda e një metri. Këto madhësi janë të ngjashme me madhësitë e molekulave dhe atomeve. Përkufizimi i saktë i nanoteknologjisë është si vijon: nanoteknologjia është një teknologji që manipulon materien në nivelin e atomeve dhe molekulave (kjo është arsyeja pse nanoteknologjia quhet edhe teknologji molekulare). Shtysa për zhvillimin e nanoteknologjisë ishte ideja shkencore se, nga pikëpamja e fizikës, nuk ka pengesa për të krijuar gjëra drejtpërdrejt nga atomet.
Sot ne mund të përfitojmë nga përfitimet dhe mundësitë e reja të nanoteknologjisë në:
- bar;
- farmakologji;
- ekologjia;
- shkenca kompjuterike, sistemet e sigurisë së informacionit;
- sistemet e komunikimit;
- pajisje automobilistike, traktori dhe aviacioni;
- siguria rrugore;
- sisteme të reja navigimi.
Më pas, mësuesi ose mësuesit e fushave të ndryshme lëndore ftojnë studentët të ndahen në grupe sipas interesave të tyre njohëse dhe të eksplorojnë nanoteknologjinë në fushën e tyre të zgjedhur të njohurive.
Detyra e projektit: studioni historinë e nanoteknologjisë, idenë e nanoteknologjisë, aplikimin e nanoteknologjisë në fusha të ndryshme të dijes, ëndërroni dhe sugjeroni më shumë opsione për përdorimin e nanoteknologjisë.
Produkti i mundshëm i projektit:
- abstrakte;
- raporti;
- artikull;
- prezantimi.
Burimet e informacionit për studentët:
- Kobayashi N. Hyrje në nanoteknologji. M.: Binom, 2005.
- Chaplygin A. Nanoteknologjitë në elektronikë. M.: Tekhnosferë, 2005.
Burimet e nevojshme për të përfunduar detyrën e projektit: mostrat e peshores, skaner, mikroskop.
Organizimi i aktiviteteve të projektit(në aplikacion).
| Fazat kryesore | Veprimtaritë e nxënësve në këtë fazë | Veprimtaritë e mësuesit në këtë fazë | Teknologjitë e përdorura në mësimdhënie |
| 1. E përafërt | Orientimi në fushën tematike, përcaktimi i temës së projektit, kërkimi dhe analizimi i problemit, vendosja e qëllimit të projektit, zgjedhja e emrit të projektit | Konsulencë | Të mësuarit e bazuar në problem, rast-studim, teknologji punëtorie krijuese |
| 2. Kryesor | Zhvillimi, diskutimi i opsioneve të mundshme të projektit, grumbullimi dhe studimi i informacionit, shpërndarja e përgjegjësive në një projekt në grup | Konsulencë | Metoda e projektit, mësimi i bazuar në problem |
| 3. Refleksiv | Analiza e rezultateve të projektit, vetëvlerësimi i cilësisë së projektit, duke bërë ndryshimet e nevojshme | Formimi i grupeve të recensentëve, ekspertë "të jashtëm". | Metoda e projektit |
| 4. Përmbledhje, prezantim | Përgatitja e tekstit dhe mbrojtja e projektit. Ekzaminimi i projekteve të shokëve të klasës |
Konsultime individuale dhe grupore për përmbajtjen dhe rregullat e punës së projektimit. Mendimi i ekspertit. Duke përmbledhur, duke analizuar punën e kryer |
Diskutim, seminar, tryezë e rrumbullakët |
Vlerësimi i performancës. Ndodh përmes diskutimit kolektiv dhe vetëvlerësimit. Mësuesi/ja u kujton nxënësve kriteret me të cilat ata vlerësojnë punën e tyre dhe të të tjerëve: argumentim, bindës, aktivitet, të kesh mendimin e tyre.
Shkarkoni të gjitha materialet e projektit
Falë teknologjive inovative, njerëzimi ka mundësinë të studiojë botën rreth nesh në një nivel "më të vogël". Nanoteknologjia përdoret në fusha të ndryshme të veprimtarisë. Grimcat mikroskopike, ose siç quhen tani zakonisht nanogrimcave, mund të sintetizohet nga një shumëllojshmëri materialesh. Madhësitë e këtyre grimcave nuk i kalojnë 100 nm.
Njerëzimi ka përdorur aftësitë unike të nanobotës që nga kohërat e lashta. Për shembull, kryevepra historike Kupa Lycurgus u krijua nga mjeshtra të lashtë romakë. Struktura unike e kupës së qelqit befason edhe mjeshtrit modernë. Nëse filxhani është i ndriçuar nga jashtë do të jetë i gjelbër, dhe nëse është i ndriçuar nga brenda do të jetë portokalli-kuq. Cila eshte arsyeja? Puna është se nanogrimcat e metaleve fisnike (argjendi dhe ari) janë të ngulitura në strukturën e xhamit.
Nanogrimcat dhe mjekësia
Nanogrimca e parë u përshkrua nga A. Einstein në vitin 1905. Ai vërtetoi se molekula e saharozës është rreth 1 nm në madhësi. Nanogrimcat i kapërcejnë lehtësisht membranat qelizore, kështu që ato janë në gjendje të depërtojnë kudo në trupin tonë. Kjo veti unike përdoret në mjekësinë praktike për të diagnostikuar sëmundje të ndryshme.
Për shembull, nanogrimcat përdoren për të diagnostikuar kancerin; mikrogrimcat ngjiten në qelizat e kancerit; përqendrimi i tyre i rritur mund të përdoret për të përcaktuar vendndodhjen e qelizave kancerogjene në trup. Nanoteknologjia bën të mundur dërgimin e barnave në një vend të përcaktuar saktësisht. Duke përdorur nanogrimca, ju mund të përshpejtoni procesin e shërimit të plagëve dhe të pengoni rritjen e tumoreve.
Siç e shohim, jeta jonë është e lidhur ngushtë me këto grimca mikroskopike. Është vërtetuar se nanogrimcat mund të veprojnë si katalizatorë dhe adsorbentë. Tashmë sot, nanoteknologjia përdoret për të krijuar veshje mbrojtëse ultra të hollë dhe ultra të qëndrueshme. Megjithatë, shumica e studiuesve shkencorë janë të mendimit se efekti i nanogrimcave në trupin e njeriut ende nuk është studiuar mjaftueshëm, kështu që është shumë herët për të festuar ndonjë sukses dhe për të mposhtur timpanin.
Nanogrimcat dhe hulumtimi i tyre
Baza për të studiuar të gjitha mundësitë e materialit të paraqitur më sipër është me cilësi të lartë pajisje laboratorike Horiba (analizues të madhësisë së grimcave). Aktualisht, të gjitha nanogrimcat mund të klasifikohen sipas disa treguesve:
Sipas substancës bazë;
Nga origjina (natyrore, artificiale);
Sipas llojit të shumëdimensionalitetit.
Pajisjet moderne laboratorike nga Horiba ju lejojnë të përcaktoni të gjitha vetitë e nanogrimcave. Kompania jonë prezanton në vëmendjen tuaj modelet e mëposhtme të analizatorëve lazer nga kompania e mirënjohur Horiba - SZ-100V2, LA-960V2 dhe LA-300. Pra, analizuesi lazer SZ-100 përdoret për të studiuar mikrogrimcat që variojnë në madhësi nga 0,3 nm deri në 8 mikronë, potencialin ζ dhe peshën molekulare. Parimi i matjes bazohet në spektroskopinë e fotokorrelacionit. Analizuesi lazer LA-950 është një pajisje unike që mund të funksionojë me shpejtësi të lartë. Duke përdorur këtë pajisje, është e mundur të kryhen kërkime duke përdorur një sistem rrethor në një medium të lëngshëm. Analizuesi lazer LA-300 është i pajisur me një pompë automatike dhe mund të punojë me difraksion lazer.
RVS LLC është një partner i përhershëm i markës Horiba. Specialistët e kompanisë i nënshtrohen rregullisht trajnimeve të avancuara. Nëse është e nevojshme, ata do t'ju këshillojnë me kompetencë dhe do t'ju ndihmojnë të vendosni për modelin e analizuesit lazer. Ne shesim vetëm produkte me cilësi të lartë.
Çdo ditë i afrohemi revolucionit të pashmangshëm që nanoteknologjia sjell. Ne krijojmë pajisje të reja, marrim materiale unike për të cilat nuk kishim menduar kurrë më parë. Përdorimi i nanoteknologjisë në jetën e përditshme ka bërë të mundur ndryshimin e formës së objekteve të njohura për ne. Si rezultat i kësaj, kemi marrë veti krejtësisht të ndryshme, por të dobishme të substancës. Realiteti rreth nesh bëhet më pak i rrezikshëm dhe më i favorshëm për një jetë komode. Një shembull i mirë: zvogëlimi i dimensioneve të zakonshme të pajisjeve elektrike të përdorura në madhësinë e nanogrimcave, të padukshme për syrin e njeriut. Kompjuterët po bëhen më të vegjël, por shumë më të fuqishëm. Nanoteknologjitë në jetën e përditshme dhe në industri kanë bërë të mundur ndryshimin e ndjeshëm të gjithçkaje rreth nesh.
A është e mundur të krijohet një formë e inteligjencës artificiale që mund të plotësojë të gjitha nevojat tona? Përgjigja qëndron në zbatimin racional të zhvillimeve të fundit. Nanoteknologjia është rruga e së ardhmes pasi prek çdo aspekt të jetës sonë. Përdorimi i nanoteknologjisë ofron shumë mundësi, por gjithashtu ngre një sërë shqetësimesh.
Dritare drejt nanobotës
Një mikroskop elektronik ju lejon të shikoni në mikrobotë. Pa pajisje speciale, nanoteknologjia është shumë e vështirë të vërehet menjëherë në jetën e përditshme, pasi ato janë aq të vogla sa nuk dallohen me sy të lirë. Është në shkallë të tillë që substancat shfaqin vetitë më të pazakonta dhe të papritura. Përdorimi i pronave të tilla premton një revolucion unik teknologjik. Ato ofrojnë mundësi rrënjësisht të reja, të tilla si kontrolli i trupit të njeriut dhe mjedisit.
Historia e nanoteknologjisë
Gjithçka fillon në vitet 80 të shekullit të 20-të me shpikjen e një mjeti të quajtur skanim (STM). Profesor James Dzimzewski e ka kaluar gjithë jetën e tij profesionale në botën e shkallës nano. Ai është një nga njerëzit e parë në botë që ka pasur mundësinë të studiojë materien në nivelin e sasive tepër të vogla, të miliontat e milimetrit. Këta mikroskopë ju lejojnë të studioni sipërfaqen në të njëjtën mënyrë që lexojnë të verbërit.Atëherë askush nuk mund të dyshonte se sa e dobishme do të ishte nanoteknologjia në jetën e përditshme dhe në industri.
Parimi i punës me nanogrimca
Një mikroskop skanues përdor një sondë që është një gjilpërë me trashësi 1 atom. Kur arrin vetëm disa nanometra nga kampioni, elektronet shkëmbehen me nanogrimcën më të afërt. Ky fenomen quhet efekti i tunelit. Sistemi i kontrollit regjistron ndryshimet në madhësinë e rrymës së tunelit dhe në bazë të këtij informacioni kryhet një ndërtim më i saktë i topografisë sipërfaqësore të kampionit në studim. Softueri lejon që të dhënat e marra të shndërrohen në një imazh, i cili u jep shkencëtarëve çelësin e një bote të re duke përdorur nanoteknologjinë në jetën e përditshme dhe në industri të tjera.
Sipas James Dzimzewski, falë mikroskopit elektronik skanues, shkencëtarët për herë të parë morën imazhe të atomeve dhe molekulave dhe ishin në gjendje të studionin formën e tyre. Ky ishte një revolucion i vërtetë në shkencë, sepse shkencëtarët filluan të shikonin shumë gjëra krejtësisht ndryshe, duke i kushtuar vëmendje vetive të atomeve individuale, dhe jo miliona e miliarda grimcave, siç ishte rasti në të kaluarën.
Zbulimet e para
Përdorimi i teknologjive të reja ka çuar në një zbulim të mahnitshëm. Kur pajisja u afrua brenda 1 nanometër nga një atom, një lidhje u formua midis tij dhe atomit. Kjo veçori bëri të mundur gjetjen e një mënyre për të lëvizur mikrogrimcat individuale. Falë këtij zbulimi, u bë i mundur përdorimi i nanoteknologjisë për një jetë komode.
Siç shpjegohet nga James Dzhimzewski, profesor në Universitetin e Kalifornisë, një mikroskop i skanimit të tunelit bëri të mundur prekjen praktike të molekulave dhe atomeve. Për herë të parë, shkencëtarët ishin në gjendje të manipulonin atomet në sipërfaqen e materies dhe të krijonin struktura që më parë ishin të paimagjinueshme.
Ky zbulim i ri (aftësia për të vëzhguar dhe manipuluar grimcat më të vogla që përbëjnë lëndën) ka bërë të mundur përdorimin e nanoteknologjisë në të gjitha industritë pa përjashtim.
Zhvillimi i nanoteknologjisë
Fizikani dhe filozofi Etin Klin beson se mundësia e një përparimi teknologjik përmes nanoteknologjisë është mjaft reale, por në shumë mënyra ajo bazohet në entuziazmin e shkencëtarit.
Siç thotë fizikani dhe filozofi Etin Klin, kanë kaluar më pak se 100 vjet nga momenti i konfirmimit eksperimental të ekzistencës së atomeve deri në momentin kur u bë i mundur manipulimi i tyre. Për shkencëtarët po hapen mundësi që nuk do t'i kishin menduar kurrë më parë. Vetëm falë kësaj, qeveria e të gjitha vendeve të zhvilluara filloi të shfaqte interes për shkencat përkatëse. Gjithçka filloi me një iniciativë amerikane në vitin 2002, e nisur nga fizikantët Roca dhe Benbridge. Këta shkencëtarë dolën me idenë e çmendur që falë nanoteknologjisë, njerëzimi do të jetë në gjendje të zgjidhë të gjitha problemet me të cilat përballet.
Kjo deklaratë ishte shtysa për fillimin e studimeve të shumta që bënë të mundur zbatimin e fushave të tilla të avancuara të shkencës dhe teknologjisë si mikroelektronika, shkenca kompjuterike, kërkimi i energjisë bërthamore, mikrobiologjia, teknologjia lazer, mjekësia dhe shumë më tepër.
Nanoteknologjia: shembuj
Ka kaq shumë substanca të padukshme, por shumë të rëndësishme në jetën e përditshme, praninë e të cilave as që e dyshojmë! Le të shohim shembujt më të mrekullueshëm:
- Pastë dhëmbësh. Më parë, askush nuk mendonte pse pastruesit e dhëmbëve janë të ndryshëm. E gjithë kjo shpjegohet me praninë e nanogrimcave të caktuara. Për shembull, hidroksiapatiti i kalciumit, i cili është i padukshëm për syrin e lirë, ndihmon në rivendosjen e smaltit të dëmtuar dhe mbrojtjen e dhëmbëve nga kariesi.
- Bojë makinash. Bojrat moderne të makinave, falë nanogrimcave, janë në gjendje të mbulojnë gërvishtjet e cekëta dhe zgavrat e tjera të formuara në trup. Ato përmbajnë topa mikroskopikë që ofrojnë këtë efekt.
NANOTEKNOLOGJIA NË JETËN TONË
Museridze K., Ajawi E., Musina K., Simonyan R. Ya.
Shkolla e mesme GBOU Nr. 1005 “Scarlet Sails”, Moskë, Rusi
Rëndësia e kësaj teme është shkaktuar nga "futja" e nanoteknologjisë në jetën tonë, sepse në ditët e sotme asnjë shkencë e vetme nuk mund të bëjë pa nanoteknologji. Aktualisht, shkenca e nanoteknologjisë po zhvillohet në mënyrë dinamike dhe po merr vrull. Metodat për studimin dhe kontrollin e materies në nivel molekular për prodhimin e materialeve po përmirësohen, pajisjet dhe sistemet po fitojnë veti të reja teknike, funksionale dhe konsumatore. Nanoteknologjia ka hyrë në jetën e përditshme. Elektronika, mjekësia, kozmetologjia, ndërtimi - kjo nuk është aspak një listë e plotë e aplikimeve të këtyre teknologjive në nivelin e një personi mesatar. Dhe nuk ka asnjë person që nuk ka dëgjuar për ta të paktën gjysmën e veshit, por a e dinë të gjithë njerëzit se çfarë është?
Nanoteknologjia është një fushë e shkencës dhe teknologjisë themelore dhe e aplikuar që merret me një sërë arsyetimesh teorike, metoda praktike të kërkimit, analizës dhe sintezës, si dhe metodat për prodhimin dhe përdorimin e produkteve me një strukturë të caktuar atomike përmes manipulimit të kontrolluar të individit. atomet dhe molekulat.
Qëllimi i kërkimit tonë është të identifikojmë fushat më të avancuara në aplikimin e nanoteknologjisë, të tregojmë rëndësinë e nanoteknologjisë në jetën e njeriut dhe të flasim për to në një gjuhë të thjeshtë dhe të kuptueshme për të gjithë, për të popullarizuar arritjet e shkencëtarëve rusë në këtë fushë. .
Së pari, do të flasim për aplikimin e nanoteknologjisë në mjekësi. Nanomjekësia është një nga fushat shkencore në zhvillim aktiv të shkencës dhe përfshin gjurmimin, korrigjimin, korrigjimin gjenetik dhe kontrollin e sistemeve biologjike të trupit të njeriut në nivel molekular, duke përdorur nanopajisje, nanostruktura dhe teknologji informacioni.
Nanoelektronika është një fushë e shkencës dhe teknologjisë që përfshin një sërë mjetesh, metodash dhe metodash të veprimtarisë njerëzore që synojnë kërkimin teorik dhe praktik, modelimin, etj. .
Në tekstile, nanoteknologjia ndihmon veshjet të bëhen të papërshkueshme nga uji, rezistente ndaj njollave, përçuese termike etj. Për shembull, nanomaterialet mund të kombinojnë nanogrimcat dhe nanofibrat me aditivë të tjerë për të ndihmuar në sigurimin e të gjitha këtyre vetive në bluzën tuaj.
Ushqimet “funksionale” janë proteinat dhe peptidet natyrale të mishit, të cilat, në fakt, janë shembulli më karakteristik i një brezi të ri ushqimesh të teknologjisë së lartë.
Nanoteknologjia. - URL :
Semyachkina, Yu. A., Klochkov A. Ya. Nanoteknologjitë e kohës sonë: industria ushqimore [Tekst] // Shkenca teknike: traditat dhe risitë: materialet e ndërkombëtare. shkencore konf. (Chelyabinsk, janar 2012). - Chelyabinsk: Dy anëtarë të Komsomol, 2012. - F. 166-167.
Ushqimet funksionale janë ushqime shumëfunksionale // Koha e lajmeve të ushqimit [Burimi elektronik] Mënyra e hyrjes:
Y. SVIDINENKO, inxhinier-fizik
Nanostrukturat do të zëvendësojnë transistorët tradicionalë.
Instalimi kompakt edukativ nanoteknologjik "UMKA" ju lejon të manipuloni grupe të veçanta atomesh.
Duke përdorur instalimin "UMKA", është e mundur të ekzaminohet sipërfaqja e DVD-së.
Një libër shkollor tashmë është botuar për nanoteknologët e ardhshëm.
Nanoteknologjia, e cila u shfaq në çerekun e fundit të shekullit të njëzetë, po zhvillohet me shpejtësi. Pothuajse çdo muaj ka mesazhe për projekte të reja që dukeshin si fantazi absolute vetëm një apo dy vjet më parë. Sipas përkufizimit të dhënë nga pionieri i kësaj fushe, Eric Drexler, nanoteknologjia është "një teknologji e pritshme prodhimi e fokusuar në prodhimin me kosto të ulët të pajisjeve dhe substancave me një strukturë atomike të paracaktuar". Kjo do të thotë se ai vepron në atome individuale për të marrë struktura me saktësi atomike. Ky është ndryshimi themelor midis nanoteknologjisë dhe teknologjive moderne "volumetrike" me shumicë që manipulojnë makro-objektet.
Le t'i kujtojmë lexuesit se nano është një parashtesë që tregon 10 -9. Tetë atome oksigjeni mund të vendosen në një segment prej një nanometër.
Nanoobjektet (për shembull, nanogrimcat metalike) zakonisht kanë veti fizike dhe kimike që janë të ndryshme nga ato të objekteve më të mëdha të të njëjtit material dhe nga vetitë e atomeve individuale. Le të themi, temperatura e shkrirjes së grimcave të arit me madhësi 5-10 nm është qindra gradë më e ulët se temperatura e shkrirjes së një cope ari me një vëllim 1 cm 3.
Kërkimet e kryera në rangun e shkallës nano shtrihen në kryqëzimin e shkencave; shpesh kërkimet në fushën e shkencës së materialeve prekin fushat e bioteknologjisë, fizikës së gjendjes së ngurtë dhe elektronikës.
Eksperti kryesor në botë në fushën e nanomjekësisë, Robert Freitas, tha: "Nanomakinat e ardhshme duhet të përbëhen nga miliarda atome, kështu që projektimi dhe ndërtimi i tyre do të kërkojë përpjekjet e një ekipi specialistësh. Çdo dizajn nanorobot do të kërkojë përpjekjet e kombinuara të disa ekipet kërkimore. Avioni Boeing 777 u projektua dhe u ndërtua nga "shumë ekipe në të gjithë botën. Një robot nanomjekësor i së ardhmes, i përbërë nga një milion (ose edhe më shumë) pjesë pune, nuk do të jetë më i thjeshtë në kompleksitetin e dizajnit sesa një aeroplan. "
NANOPRODUKTET RRETH NESH
Nanobota është komplekse dhe ende relativisht pak e studiuar, e megjithatë jo aq larg nesh sa dukej disa vite më parë. Shumica prej nesh përdorin rregullisht një ose një tjetër përparim në nanoteknologji pa e ditur as atë. Për shembull, mikroelektronika moderne nuk është më mikro, por nano: transistorët e prodhuar sot - baza e të gjithë çipave - shtrihen në intervalin deri në 90 nm. Dhe tashmë është planifikuar miniaturizimi i mëtejshëm i komponentëve elektronikë në 60, 45 dhe 30 nm.
Për më tepër, siç njoftuan së fundmi përfaqësuesit e kompanisë Hewlett-Packard, transistorët e prodhuar duke përdorur teknologjinë tradicionale do të zëvendësohen me nanostruktura. Një element i tillë është tre përcjellës të gjerë disa nanometra: dy prej tyre janë paralelë dhe i treti ndodhet në kënde të drejta me to. Përçuesit nuk preken, por kalojnë si ura, njëri mbi tjetrin. Në këtë rast, zinxhirët molekularë të formuar nga materiali nanopërçues nën ndikimin e tensionit të aplikuar në to zbresin nga përçuesit e sipërm në ata të poshtëm. Qarqet e ndërtuara duke përdorur këtë teknologji kanë demonstruar tashmë aftësinë për të ruajtur të dhënat dhe për të kryer operacione logjike, domethënë për të zëvendësuar transistorët.
Me teknologjinë e re, dimensionet e pjesëve të mikroqarqeve do të bien ndjeshëm nën nivelin 10-15 nanometra, në një shkallë ku transistorët gjysmëpërçues tradicionalë thjesht fizikisht nuk mund të funksionojnë. Ndoshta, tashmë në gjysmën e parë të dekadës së ardhshme, do të shfaqen mikroqarqe serike (ende tradicionale, silikoni), në të cilat do të ndërtohet një numër i caktuar nanoelementësh të krijuar duke përdorur teknologji të re.
Në vitin 2004, Kodak lëshoi letër për printerët me bojë Ultima. Ka nëntë shtresa. Shtresa e sipërme përbëhet nga nanogrimca qeramike, të cilat e bëjnë letrën më të dendur dhe më të shndritshme. Shtresat e brendshme përmbajnë nanogrimca pigmenti me përmasa 10 nm, të cilat përmirësojnë cilësinë e printimit. Dhe fiksimi i shpejtë i bojës lehtësohet nga nanogrimcat polimer të përfshira në përbërjen e veshjes.
Drejtori i Institutit Amerikan të Nanoteknologjisë, Chad Mirkin, beson se "nanoteknologjia do të rindërtojë të gjitha materialet nga e para. Të gjitha materialet e marra përmes prodhimit molekular do të jenë të reja, pasi deri më tani njerëzimi nuk ka pasur mundësi të zhvillojë dhe prodhojë nanostruktura. Tani ne përdorni vetëm atë në industri "Atë që na jep natyra. Ne bëjmë dërrasa nga pemët, telat nga metali përçues. Qasja nanoteknologjike është se ne do të përpunojmë pothuajse çdo burim natyror në të ashtuquajturat "blloqe ndërtimi" që do të formojnë bazën e industrisë së ardhshme ."
Tani ne po shohim tashmë fillimin e nanorevolucionit: këto janë çipa të rinj kompjuterikë dhe pëlhura të reja që nuk njollosen, dhe përdorimi i nanogrimcave në diagnostikimin mjekësor (shih gjithashtu “Shkenca dhe Jeta” Nr., 2005). Edhe industria e kozmetikës është e interesuar për nanomaterialet. Ata mund të krijojnë shumë drejtime të reja jo standarde në kozmetikë që nuk ekzistonin më parë.
Në rangun e shkallës nano, pothuajse çdo material shfaq veti unike. Për shembull, dihet se jonet e argjendit kanë aktivitet antiseptik. Një zgjidhje e nanogrimcave të argjendit ka aktivitet dukshëm më të lartë. Nëse trajtoni një fashë me këtë zgjidhje dhe e aplikoni në një plagë purulente, inflamacioni do të largohet dhe plaga do të shërohet më shpejt sesa përdorimi i antiseptikëve konvencionalë.
Koncerni vendas Nanoindustry ka zhvilluar një teknologji për prodhimin e nanogrimcave të argjendit që janë të qëndrueshme në tretësirë dhe në gjendje të përthithur. Barnat që rezultojnë kanë një spektër të gjerë veprimi antimikrobik. Kështu, u bë e mundur krijimi i një game të tërë produktesh me veti antimikrobike me ndryshime të vogla në procesin teknologjik nga prodhuesit e produkteve ekzistuese.
Nanogrimcat e argjendit mund të përdoren për të modifikuar dhe krijuar materiale të reja, veshje, dezinfektues dhe detergjentë (përfshirë pastat e dhëmbëve dhe pastat e pastrimit, pluhurat larës, sapunët) dhe kozmetikën tradicionale dhe për të krijuar materiale të reja. Veshjet dhe materialet (përbëra, tekstile, bojë dhe llak, karboni dhe të tjera) të modifikuara me nanogrimca argjendi mund të përdoren si mbrojtje parandaluese antimikrobike në vendet ku rritet rreziku i përhapjes së infeksioneve: në transport, në objektet e hotelierisë publike, në bujqësi dhe ndërtesa blegtorale, në institucionet e fëmijëve, sportive dhe mjekësore. Nanogrimcat e argjendit mund të përdoren për të pastruar ujin dhe për të vrarë patogjenët në filtrat e sistemit të ajrit të kondicionuar, pishinat, dushet dhe vende të tjera të ngjashme publike.
Produkte të ngjashme prodhohen jashtë vendit. Një kompani prodhon veshje me nanogrimca argjendi për trajtimin e inflamacionit kronik dhe plagëve të hapura.
Një lloj tjetër nanomaterialesh janë nanotubat e karbonit, të cilët kanë forcë kolosale (shih “Shkenca dhe jeta” nr. 5, 2002; nr. 6, 2003). Këto janë molekula të veçanta të polimerit cilindrikë me një diametër prej afërsisht gjysmë nanometër dhe një gjatësi deri në disa mikrometra. Ato u zbuluan për herë të parë më pak se 10 vjet më parë si nënprodukte të sintezës së fulleren C60. Sidoqoftë, pajisjet elektronike me madhësi nanometër tashmë po krijohen bazuar në nanotubat e karbonit. Pritet që në një të ardhme të parashikueshme ata të zëvendësojnë shumë elementë në qarqet elektronike të pajisjeve të ndryshme, përfshirë kompjuterët modernë.
Megjithatë, nanotubat përdoren jo vetëm në elektronikë. Tashmë ekzistojnë raketa tenisi të disponueshme në treg që janë të përforcuara me nanotuba karboni për të kufizuar përdredhjen dhe për të siguruar fuqi më të madhe goditëse. Ato përdoren edhe në disa pjesë të biçikletave sportive.
RUSIA NË TREGUN E NANOTEKNOLOGJISË
Kompania vendase Nanotechnology News Network së fundmi prezantoi një tjetër produkt të ri në Rusi - nanoveshje vetëpastruese. Mjafton të spërkatni xhamin e makinës me një tretësirë speciale që përmban nanogrimca të dioksidit të silikonit dhe papastërtia dhe uji nuk do të ngjiten në të për 50,000 km. Mbi xhami mbetet një shtresë transparente ultra e hollë, mbi të cilën thjesht nuk ka asgjë ku të ngjitet uji dhe ajo rrokulliset së bashku me papastërtitë. Para së gjithash, pronarët e rrokaqiejve u interesuan për produktin e ri - një shumë e madhe parash shpenzohen për larjen e fasadave të këtyre ndërtesave. Ka kompozime të tilla për veshjen e qeramikës, gurit, drurit dhe madje edhe veshjeve.
Duhet thënë se disa organizata ruse tashmë po performojnë me sukses në tregun ndërkombëtar të nanoteknologjisë.
Koncerni Nanoindustry, për shembull, ka në portofolin e tij një sërë produktesh nanoteknologjike të aplikueshme në fusha të ndryshme të industrisë. Bëhet fjalë për përbërjen reduktuese "RVS" dhe nanogrimca argjendi për bioteknologji dhe mjekësi, instalimi nanoteknologjik industrial "LUCH-1,2" dhe instalimi nanoteknologjik edukativ "UMKA".
Përbërja "RVS", e cila mund të mbrojë kundër konsumimit dhe të rivendosë pothuajse çdo sipërfaqe metalike të fërkimit, është përgatitur në bazë të nanogrimcave adaptive. Ky produkt ju lejon të krijoni një shtresë mbrojtëse silikate hekuri me karbon të lartë të modifikuar me trashësi 0,1-1,5 mm në zonat e fërkimit intensiv të sipërfaqeve metalike (për shembull, në çifte fërkimi në motorët me djegie të brendshme). Duke derdhur një përbërje të tillë në kaviljen e vajit, mund të harroni problemin e konsumimit të motorit për një kohë të gjatë. Gjatë funksionimit, pjesët mekanike nxehen nga fërkimi, kjo ngrohje bën që nanogrimcat metalike të ngjiten në zonat e dëmtuara. Rritja e tepërt shkakton ngrohje më intensive dhe nanogrimcat humbasin aftësinë e tyre për t'u ngjitur. Kështu, ekuilibri ruhet vazhdimisht në njësinë e fërkimit, dhe pjesët praktikisht nuk konsumohen.
Me interes të veçantë është kompleksi i pajisjeve nanoteknologjike UMKA, i cili është i destinuar për kryerjen e punës demonstrative, kërkimore dhe laboratorike në nivelin atomo-molekular në fushën e fizikës, kimisë, biologjisë, mjekësisë, gjenetikës dhe shkencave të tjera themelore dhe të aplikuara. Për shembull, kohët e fundit ka fotografuar sipërfaqen e një DVD me një rezolucion prej 0,3 mikron, dhe ky nuk është kufiri. Teknologjia unike e punës në rryma pikoampere lejon skanimin e mostrave biologjike edhe me përçueshmëri të dobët pa depozitim paraprak metalik (zakonisht është e nevojshme që shtresa e sipërme e kampionit të jetë përçuese). "UMKA" ka qëndrueshmëri të lartë të temperaturës, duke lejuar manipulime afatgjata me grupe të veçanta atomesh dhe shpejtësi të lartë skanimi, duke lejuar vëzhgimin e proceseve të shpejta.
Fusha kryesore e aplikimit të kompleksit UMKA është trajnimi në metodat moderne praktike të punës me struktura me madhësi nano. Kompleksi UMKA përfshin: një mikroskop tuneli, një sistem mbrojtjeje nga dridhjet, një grup mostrash testimi, grupe materialesh harxhuese dhe mjete. Pajisjet përshtaten në një kasë të vogël, funksionojnë në kushte dhome dhe kushtojnë më pak se 8 mijë dollarë. Ju mund të kontrolloni eksperimentet nga një kompjuter personal i zakonshëm.
Në janar 2005, u hap dyqani i parë online rus që shet produkte nanoteknologjike. Adresa e përhershme e dyqanit në internet është www.nanobot.ru
ÇËSHTJE TË SIGURISË
Kohët e fundit u zbulua se molekulat sferike C60 të quajtura fullerene mund të shkaktojnë sëmundje serioze dhe të dëmtojnë mjedisin. Toksiciteti i fullereneve të tretshëm në ujë kur ekspozohen ndaj dy llojeve të ndryshme të qelizave njerëzore u vërtetua nga studiues nga universitetet Rice dhe Georgia (SHBA).
Profesorja e kimisë Vicki Colvin nga Universiteti Rice dhe kolegët e tij zbuluan se kur fullerenet treten në ujë, formohen koloidet C 60, të cilat, kur ekspozohen ndaj qelizave të lëkurës së njeriut dhe qelizave të kancerit të mëlçisë, shkaktojnë vdekjen e tyre. Në të njëjtën kohë, përqendrimi i fullereneve në ujë ishte shumë i ulët: ~ 20 C 60 molekula për 1 miliard molekula uji. Në të njëjtën kohë, studiuesit treguan se toksiciteti i molekulave varet nga modifikimi i sipërfaqes së tyre.
Studiuesit sugjerojnë se toksiciteti i fullereneve të thjeshta C60 është për shkak të faktit se sipërfaqja e tyre është e aftë të prodhojë anione superokside. Këto radikale dëmtojnë membranat qelizore dhe çojnë në vdekjen e qelizave.
Colvin dhe kolegët e tij deklaruan se kjo veti negative e fullereneve mund të përdoret për mirë - për trajtimin e tumoreve të kancerit. Është e nevojshme vetëm të sqarohet në detaje mekanizmi i formimit të radikaleve të oksigjenit. Natyrisht, do të jetë e mundur të krijohen ilaçe antibakteriale super-efektive të bazuara në fullerene.
Në të njëjtën kohë, rreziku i përdorimit të fullereneve në produktet e konsumit duket mjaft real për shkencëtarët.
Me sa duket, kjo është arsyeja pse Komisioni Amerikan për Sigurinë e Ushqimit dhe Barnave (FDA) kohët e fundit njoftoi nevojën për të licencuar dhe rregulluar një gamë të gjerë produktesh (ushqime, kozmetikë, ilaçe, pajisje dhe mjekësi veterinare) të prodhuara duke përdorur nanoteknologji dhe duke përdorur nanomateriale dhe nanostruktura.
NANOTEKNOLOGJITË NEVOJËN PËR MBËSHTETJEN E QEVERISË
Fatkeqësisht, në Rusi nuk ka ende një program shtetëror për zhvillimin e nanoteknologjisë. (Në vitin 2005, programi amerikan i nanoteknologjisë, meqë ra fjala, mbushi pesë vjet.) Pa dyshim, ekzistenca e një programi të centralizuar qeveritar për zhvillimin e nanoteknologjisë do të ndihmonte shumë në zbatimin praktik të rezultateve të kërkimit. Fatkeqësisht nga burime të huaja mësojmë se në vend ka zhvillime të suksesshme në fushën e nanoteknologjisë. Për shembull, në verë, Instituti i Standardeve të SHBA-së njoftoi krijimin e orës atomike më të vogël në botë. Siç doli, një ekip rus gjithashtu punoi në krijimin e tyre.
Nuk ka asnjë program shtetëror në Rusi, por ka studiues dhe entuziastë: gjatë vitit të kaluar, Shoqëria Rinore Shkencore (YSS) ka bashkuar më shumë se 500 shkencëtarë të rinj, studentë të diplomuar dhe studentë që mendojnë për të ardhmen e vendit të tyre. Për një studim të detajuar të çështjeve të nanoteknologjisë, në shkurt 2004, në bazë të Institutit Ndërkombëtar të Kërkimeve Shkencore, u krijua kompania analitike "Nanotechnology News Network (NNN)", e cila monitoron qindra burime të hapura botërore në këtë fushë dhe aktualisht ka përpunuar. mbi 4,500 mesazhe informative nga media të huaja dhe ruse, artikuj dhe njoftime për shtyp dhe komente ekspertësh. U krijuan faqet e internetit www.mno.ru dhe www.nanonewsnet.ru, të cilat u shikuan nga më shumë se 170,000 qytetarë të Rusisë dhe CIS.
KONKURSI I PROJEKTEVE RINOR
Në prill 2004, së bashku me shqetësimin Nanoindustry me mbështetjen e Uniastrum Bank, u mbajt me sukses konkursi i parë gjithë-rus i projekteve rinore për krijimin e nanoteknologjisë molekulare vendase, i cili zgjoi interes të madh të shkencëtarëve rusë.
Fituesit e konkursit paraqitën zhvillime të jashtëzakonshme: vendi i parë iu dha një ekipi shkencëtarësh të rinj nga Universiteti i Teknologjisë Kimike Ruse. D.I. Mendeleev nën udhëheqjen e Kandidatit të Shkencave Kimike Galina Popova, i cili krijoi materiale biomimetike (biomimetikë - imitim i strukturave ekzistuese në natyrë) për nanosensorë optikë, elektronikë molekulare dhe biomjekësi. Vendin e dytë e zuri një student i diplomuar i Universitetit Pedagogjik Shtetëror të Tashkentit. Nizami Marina Fomina, e cila zhvilloi një sistem për dërgimin e synuar të barnave në indet e sëmura, dhe i treti është një nxënës shkolle nga Tomsk Alexey Khasanov, autori i një teknologjie për krijimin e materialeve nanoqeramike me veti unike. Fituesit morën çmime të vlefshme.
Me mbështetjen e bankës, është hartuar dhe po përgatitet për botim një libër shkollor i shkencës popullore “Nanoteknologjitë për të gjithë”, i cili ka marrë vlerësime të larta nga shkencëtarët kryesorë.
Kompania NNN, e cila brenda një viti ishte bërë një agjenci analitike lider në fushën e nanoteknologjisë, në dhjetor 2004 shpalli fillimin e Konkursit të Dytë Gjith-Rus të Projekteve Rinore, sponsori i përgjithshëm i të cilit ishte përsëri Uniastrum Bank, i kënaqur me rezultatet e konkursit të parë. Përveç kësaj, këtë herë Powercom, një prodhues ndërkombëtar i furnizimeve me energji të pandërprerë, u bë gjithashtu sponsor. Revista “Shkenca dhe Jeta” merr pjesë aktive në përgatitjen dhe pasqyrimin e konkursit.
Qëllimi i konkursit është tërheqja e të rinjve të talentuar në zhvillimin e nanoteknologjisë në vendin e tyre dhe jo jashtë vendit.
Fituesi i konkursit do të marrë një laborator të nanoteknologjisë "UMKA". Fituesit e vendeve të dyta dhe të treta do të shpërblehen me laptopë modernë; Pjesëmarrësit më të mirë do të marrin një abonim falas në revistën Science and Life. Çmimet përfshijnë komplete riparimi dhe restaurimi për automjete të bazuara në nanogrimca, një abonim në revistën Universum dhe CD mujore "Bota e Nanoteknologjive".
Fokusi i projekteve është jashtëzakonisht i larmishëm: nga nanomaterialet premtuese për industrinë e automobilave dhe aviacionit te implantet dhe ndërfaqet neuroteknologjike. Materialet e detajuara të konkursit janë në faqen e internetit www.nanonewsnet.ru.
Në dhjetor 2004, konferenca e parë kushtuar përdorimit industrial të nanoteknologjisë u mbajt në qytetin Fryazino (rajoni i Moskës), ku shkencëtarët prezantuan dhjetëra zhvillime të gatshme për zbatim në prodhim. Midis tyre janë materiale të reja të bazuara në nanotuba, veshje ultra të forta, përbërje kundër fërkimit, polimere përcjellëse për elektronikë fleksibël, kondensatorë me kapacitet të lartë, etj.
Nanoteknologjia në Rusi po fiton vrull. Megjithatë, nëse kërkimi nuk koordinohet nga shteti ose një program gjithëpërfshirës federal, asgjë nuk ka të ngjarë të ndryshojë për mirë. Një libër shkollor tashmë është botuar për nanoteknologët e ardhshëm.
