Exempel på användningen av nanoteknik i det moderna livet. Nanoteknik i mänskligt liv

PROJEKTKORT

Åldersgrupp: 8-10 betyg.

Relevans: Nanoteknik är nära kopplat till det moderna mänskliga livet.

Mål: utöka förståelsen för nanoteknik och dess tillämpningsområden.

Projektplats: biologi, fysik, kemi, medicin, militärvetenskap.

Projekttyp: grupp.

Varaktighet på arbetet med projektet: från 2 veckor.

Problemsituation

Området för vetenskap och teknik som kallas nanoteknik har dykt upp relativt nyligen. Utsikterna för denna vetenskap är enorma. Själva partikeln "nano" betyder en miljarddels kvantitet. Till exempel är en nanometer en miljarddels meter. Dessa storlekar liknar storleken på molekyler och atomer. Den exakta definitionen av nanoteknik är följande: nanoteknik är en teknik som manipulerar materia på atom- och molekylnivå (det är därför nanoteknik också kallas molekylär teknologi). Drivkraften för utvecklingen av nanoteknik var den vetenskapliga idén att det ur fysiksynpunkt inte finns några hinder för att skapa saker direkt från atomer.
Idag kan vi dra nytta av fördelarna och nya möjligheter med nanoteknik inom:

• medicin;
• farmakologi;
• ekologi;
• datavetenskap, informationssäkerhetssystem;
• kommunikationssystem;
• fordons-, traktor- och flygutrustning;
• vägsäkerhet;
• nya navigationssystem.

Därefter bjuder läraren eller lärarna inom olika ämnesområden in eleverna att dela in sig i grupper efter sina kognitiva intressen och utforska nanoteknik inom sitt valda kunskapsområde.

Projektuppgift: studera nanoteknikens historia, idén om nanoteknik, tillämpningen av nanoteknik inom olika kunskapsområden, drömma om och föreslå fler alternativ för användning av nanoteknik.

Möjlig projektprodukt:

• abstrakt;
• Rapportera;
• artikel;
• presentation.

Informationskällor för studenter:

1. Kobayashi N. Introduktion till nanoteknik. M.: Binom, 2005.
2. Chaplygin A. Nanoteknik inom elektronik. M.: Tekhnosphere, 2005.

Nödvändiga resurser för att slutföra projektuppdraget: gäddfjällprover, scanner, mikroskop.

Organisering av projektaktiviteter(i applikationen).

Huvudstadier	Studentverksamhet i detta skede	Lärarens aktiviteter i detta skede	Undervisningstekniker som används
1. Ungefärlig	Orientering inom det tematiska fältet, bestämma projektämnet, söka och analysera problemet, sätta projektets mål, välja projektnamn	Konsultverksamhet	Problembaserat lärande, fallstudie, kreativ verkstadsteknik
2. Huvudsaklig	Utveckling, diskussion av möjliga projektalternativ, insamling och studie av information, ansvarsfördelning i ett gruppprojekt	Konsultverksamhet	Projektmetod, problembaserat lärande
3. Reflexiv	Analys av projektets resultat, självutvärdering av projektets kvalitet, gör nödvändiga förändringar	Bildande av grupper av granskare, "externa" experter	Projektmetod
4. Sammanfattning, presentation	Förberedelse av text och försvar av projektet. Granskning av klasskamraters projekt	Individuella och gruppsamråd om innehåll och regler för designarbetet. Expertutlåtande. Sammanfattning, analysera utfört arbete	Diskussion, seminarium, rundabordssamtal

Prestationsbedömning. Uppstår genom samlad diskussion och självskattning. Läraren påminner eleverna om kriterierna för att utvärdera sitt och andras arbete: argumentation, övertalningsförmåga, aktivitet, att ha sin egen åsikt.

Ladda ner allt projektmaterial

Tack vare innovativ teknik har mänskligheten möjlighet att studera världen omkring oss på en "mindre" nivå. Nanoteknik används inom olika verksamhetsområden. Mikroskopiska partiklar, eller som de nu brukar kallas nanopartiklar, kan syntetiseras från en mängd olika material. Storleken på dessa partiklar överstiger inte 100 nm.

Mänskligheten har använt nanovärldens unika kapacitet sedan urminnes tider. Till exempel skapades det historiska mästerverket Lycurgus Cup av antika romerska mästare. Den unika strukturen hos glasbägaren överraskar även moderna mästare. Om koppen är upplyst från utsidan blir den grön, och om den lyser från insidan blir den orangeröd. Vad är anledningen? Saken är den att nanopartiklar av ädelmetaller (silver och guld) är inbäddade i glasets struktur.

Nanopartiklar och medicin

Den första nanopartikeln beskrevs av A. Einstein redan 1905. Han bevisade att sackarosmolekylen är cirka 1 nm stor. Nanopartiklar övervinner lätt cellmembran, så de kan penetrera var som helst i vår kropp. Denna unika egenskap används inom praktisk medicin för att diagnostisera olika sjukdomar.

Till exempel används nanopartiklar för att diagnostisera cancer; mikropartiklar fäster vid cancerceller; deras ökade koncentration kan användas för att bestämma platsen för cancerframkallande celler i kroppen. Nanoteknik gör det möjligt att leverera läkemedel till en exakt definierad plats. Med hjälp av nanopartiklar kan du påskynda läkningsprocessen av sår och hämma tillväxten av tumörer.

Som vi ser är vårt liv nära förknippat med dessa mikroskopiska partiklar. Det har bevisats att nanopartiklar kan fungera som katalysatorer och adsorbenter. Redan idag används nanoteknik för att skapa ultratunna och ultrahållbara skyddsbeläggningar. Ändå är de flesta vetenskapliga forskare av den åsikten att effekten av nanopartiklar på människokroppen ännu inte har studerats tillräckligt, så det är för tidigt att fira någon framgång och slå paukerna.

Nanopartiklar och deras forskning

Grunden för att studera alla möjligheter i det ovan presenterade materialet är av hög kvalitet laboratorieutrustning Horiba (partikelstorleksanalysatorer). För närvarande kan alla nanopartiklar klassificeras enligt flera indikatorer:

Enligt basämnet;

Efter ursprung (naturligt, konstgjort);

Efter typ av multidimensionalitet.

Modern laboratorieutrustning från Horiba låter dig bestämma alla egenskaper hos nanopartiklar. Vårt företag presenterar följande modeller av laseranalysatorer från det välkända företaget Horiba - SZ-100V2, LA-960V2 och LA-300. Så, laseranalysatorn SZ-100 används för att studera mikropartiklar i storlek från 0,3 nm till 8 mikron, ζ-potential och molekylvikt. Mätprincipen är baserad på fotokorrelationsspektroskopi. Laseranalysatorn LA-950 är en unik enhet som kan arbeta i hög hastighet. Med hjälp av denna utrustning är det möjligt att bedriva forskning med hjälp av ett cirkulärt system i ett flytande medium. Laseranalysatorn LA-300 är utrustad med en automatisk pump och kan arbeta med laserdiffraktion.

RVS LLC är en permanent partner till varumärket Horiba. Företagets specialister genomgår regelbundet fortbildning. Om det behövs kommer de kompetent att ge dig råd och hjälpa dig att bestämma laseranalysatorns modell. Vi säljer endast produkter av hög kvalitet.

Varje dag kommer vi närmare den oundvikliga revolution som nanotekniken för med sig. Vi skapar nya enheter, får unika material som vi aldrig hade tänkt på tidigare. Användningen av nanoteknik i vardagen har gjort det möjligt att ändra formen på föremål som är bekanta för oss. Som ett resultat av detta fick vi helt andra, men användbara egenskaper hos ämnet. Verkligheten omkring oss blir mindre farlig och mer gynnsam för ett bekvämt liv. Ett bra exempel: att minska de vanliga dimensionerna på använda elektriska apparater till storleken på nanopartiklar, osynliga för det mänskliga ögat. Datorer blir mindre, men mycket kraftfullare. Nanoteknik i vardagen och i industrin har gjort det möjligt att väsentligt förändra allt omkring oss.

Är det möjligt att skapa en form av artificiell intelligens som kan tillfredsställa alla våra behov? Svaret ligger i en rationell tillämpning av den senaste utvecklingen. Nanoteknik är framtidens väg eftersom den berör alla aspekter av våra liv. Användningen av nanoteknik erbjuder många möjligheter, men väcker också en rad farhågor.

Fönster till nanovärlden

Ett elektronmikroskop låter dig titta in i mikrovärlden. Utan specialutrustning är nanoteknik mycket svårt att omedelbart lägga märke till i vardagen, eftersom de är så små att de inte går att urskilja för blotta ögat. Det är på sådana skalor som ämnen uppvisar de mest ovanliga och oväntade egenskaperna. Användningen av sådana egenskaper lovar en unik teknisk revolution. De ger radikalt nya möjligheter, som att kontrollera människokroppen och miljön.

Nanoteknikens historia

Det hela börjar på 80-talet av 1900-talet med uppfinningen av ett verktyg som heter scanning (STM). Professor James Dzimzewski har tillbringat hela sitt yrkesliv i nanoskalavärlden. Han är en av de första människorna i världen som har möjlighet att studera materia i nivå med otroligt små mängder, miljondelar av en millimeter. Dessa mikroskop låter dig studera ytan på samma sätt som blinda läser.Då hade ingen kunnat ana hur användbar nanoteknik skulle vara i vardagen och industrin.

Principen att arbeta med nanopartiklar

Ett skanningsmikroskop använder en sond som är en nål 1 atom tjock. När det kommer inom bara några nanometer från provet byts elektroner ut med närmaste nanopartikel. Detta fenomen kallas tunneleffekten. Styrsystemet registrerar förändringar i storleken på tunnelströmmen och baserat på denna information utförs en mer exakt konstruktion av yttopografin för provet som studeras. Programvaran gör det möjligt att omvandla den erhållna datan till en bild, vilket ger forskare nyckeln till en ny värld som använder nanoteknik i vardagen och andra industrier.

Enligt James Dzimzewski, tack vare svepelektronmikroskopet, fick forskare för första gången bilder av atomer och molekyler och kunde studera deras form. Detta var en verklig revolution inom vetenskapen, eftersom forskare började se på många saker helt annorlunda och uppmärksammade egenskaperna hos enskilda atomer, och inte miljoner och miljarder partiklar, som var fallet tidigare.

Första upptäckterna

Användningen av ny teknik har lett till en fantastisk upptäckt. När enheten kom inom 1 nanometer från en atom bildades en bindning mellan den och atomen. Denna funktion gjorde det möjligt att hitta ett sätt att flytta enskilda mikropartiklar. Tack vare denna upptäckt blev det möjligt att använda nanoteknik för ett bekvämt liv.

Som förklarat av James Dzhimzewski, professor vid University of California, gjorde ett tunnelskanningsmikroskop det möjligt att praktiskt taget röra molekyler och atomer. För första gången kunde forskare manipulera atomer på materiens yta och skapa strukturer som tidigare var otänkbara.

Denna nyfunna upptäckt (förmågan att observera och manipulera de minsta partiklarna som utgör materia) har gjort det möjligt att använda nanoteknik i alla branscher utan undantag.

Nanoteknologisk utveckling

Fysikern och filosofen Etin Klin menar att möjligheten till ett tekniskt genombrott genom nanoteknik är ganska reell, men på många sätt bygger den på forskarens entusiasm.

Som fysikern och filosofen Etin Klin säger, har det gått mindre än 100 år från det ögonblick då experimentell bekräftelse av atomernas existens existerade till det ögonblick det blev möjligt att manipulera dem. Det öppnar sig möjligheter för forskare som de aldrig skulle ha tänkt på tidigare. Endast tack vare detta började regeringen i alla utvecklade länder att visa intresse för relevanta vetenskaper. Allt började med ett amerikanskt initiativ 2002, lanserat av fysikerna Roca och Benbridge. Dessa forskare kom på den galna idén att tack vare nanotekniken kommer mänskligheten att kunna lösa alla problem den står inför.

Detta uttalande var drivkraften till starten av många studier som gjorde det möjligt att implementera så avancerade områden inom vetenskap och teknik som mikroelektronik, datavetenskap, kärnenergiforskning, mikrobiologi, laserteknik, medicin och mycket mer.

Nanoteknik: exempel

Det finns så många osynliga, men mycket viktiga ämnen i vardagen, vars närvaro vi inte ens misstänker! Låt oss titta på de mest slående exemplen:

• Tandkräm. Tidigare har ingen tänkt på varför tandrengöring är annorlunda. Allt detta förklaras av förekomsten av vissa nanopartiklar. Till exempel hjälper kalciumhydroxiapatit, som är osynligt för blotta ögat, att återställa skadad emalj och skydda tänderna från karies.

• Billack. Moderna billacker, tack vare nanopartiklar, kan täcka ytliga repor och andra håligheter som bildas på kroppen. De innehåller mikroskopiska bollar som ger denna effekt.

NANOTEKNIK I VÅRT LIV

Museridze K., Ajawi E., Musina K., Simonyan R. Ya.

GBOU Secondary School nr 1005 "Scarlet Sails", Moskva, Ryssland

Relevansen av detta ämne orsakas av "introduktionen" av nanoteknik i våra liv, för nuförtiden kan inte en enda vetenskap klara sig utan nanoteknik. För närvarande utvecklas vetenskapen om nanoteknik dynamiskt och tar fart. Metoder för att studera och kontrollera materia på molekylär nivå för framställning av material förbättras, anordningar och system har nya tekniska, funktionella och konsumentegenskaper. Nanoteknik har kommit in i vardagen. Elektronik, medicin, kosmetologi, konstruktion - detta är inte på något sätt en komplett lista över tillämpningarna av dessa tekniker på nivån för den genomsnittliga personen. Och det finns ingen person som inte har hört talas om dem minst ett halvt öra, men vet alla människor vad det är?

Nanoteknik är ett område av grundläggande och tillämpad vetenskap och teknik som behandlar en uppsättning teoretiska motiveringar, praktiska metoder för forskning, analys och syntes, samt metoder för produktion och användning av produkter med en given atomstruktur genom kontrollerad manipulation av individer. atomer och molekyler.

Syftet med vår forskning är att identifiera de mest avancerade områdena inom tillämpningen av nanoteknik, att visa vikten av nanoteknik i mänskligt liv och prata om dem på ett enkelt och begripligt språk för alla, för att popularisera framgångarna från ryska forskare inom detta område .

Först kommer vi att prata om tillämpningen av nanoteknik inom medicin. Nanomedicin är ett av de aktivt utvecklande vetenskapliga områdena inom vetenskapen och involverar spårning, korrigering, genetisk korrigering och kontroll av människokroppens biologiska system på molekylär nivå, med hjälp av nanoenheter, nanostrukturer och informationsteknik.

Nanoelektronik är ett vetenskaps- och teknikområde som inkluderar en uppsättning medel, metoder och metoder för mänsklig aktivitet som syftar till teoretisk och praktisk forskning, modellering, etc. .

Inom textilier hjälper nanoteknik kläder att bli vattentäta, fläckbeständiga, värmeledande, etc. Till exempel kan nanomaterial kombinera nanopartiklar och nanofibrer med andra tillsatser för att ge alla dessa egenskaper till din T-shirt.

"Funktionella" livsmedel är naturliga köttproteiner och peptider, som i själva verket är det mest karakteristiska exemplet på en ny generation av högteknologisk mat.

Nanoteknik. – URL :

Semyachkina, Yu. A., Klochkov A. Ya. Vår tids nanoteknik: livsmedelsindustri [Text] // Tekniska vetenskaper: traditioner och innovationer: material från den internationella. vetenskaplig konf. (Chelyabinsk, januari 2012). - Chelyabinsk: Två Komsomol-medlemmar, 2012. - S. 166-167.

Funktionell mat är multifunktionell mat // Matnyheter Tid [Elektronisk resurs] Åtkomstläge:

Y. SVIDINENKO, ingenjör-fysiker

Nanostrukturer kommer att ersätta traditionella transistorer.

Den kompakta pedagogiska nanoteknologiska installationen "UMKA" låter dig manipulera enskilda grupper av atomer.

Med hjälp av "UMKA"-installationen är det möjligt att undersöka ytan på DVD:n.

En lärobok har redan publicerats för framtida nanoteknologer.

Nanotekniken, som dök upp under nittonhundratalets sista fjärdedel, utvecklas snabbt. Nästan varje månad kommer det meddelanden om nya projekt som verkade som absolut fantasi för bara ett eller två år sedan. Enligt definitionen som givits av pionjären inom detta område, Eric Drexler, är nanoteknik "en förväntad produktionsteknik fokuserad på lågkostnadsproduktion av enheter och ämnen med en förutbestämd atomstruktur." Detta innebär att den verkar på enskilda atomer för att erhålla strukturer med atomär precision. Detta är den grundläggande skillnaden mellan nanoteknik och modern "volymetrisk" bulkteknologi som manipulerar makroobjekt.

Låt oss påminna läsaren om att nano är ett prefix som anger 10 -9. Åtta syreatomer kan lokaliseras på ett en-nanometer långt segment.

Nanoobjekt (till exempel metallnanopartiklar) har vanligtvis fysiska och kemiska egenskaper som skiljer sig från de hos större föremål av samma material och från egenskaperna hos enskilda atomer. Låt oss säga att smälttemperaturen för guldpartiklar med en storlek på 5-10 nm är hundratals grader lägre än smälttemperaturen för ett guldstycke med en volym på 1 cm 3.

Forskning som utförs i nanoskalaområdet ligger i skärningspunkten mellan vetenskaper; ofta påverkar forskning inom materialvetenskap områdena bioteknik, fasta tillståndets fysik och elektronik.

Världens ledande expert inom området nanomedicin, Robert Freitas, sa: "Framtida nanomaskiner måste bestå av miljarder atomer, så deras design och konstruktion kommer att kräva ansträngningar från ett team av specialister. Varje nanorobotdesign kommer att kräva de kombinerade ansträngningarna av flera Boeing 777-flygplanet designades och byggdes av "Många team över hela världen. En framtida nanomedical robot, bestående av en miljon (eller till och med fler) fungerande delar, kommer inte att vara enklare i designkomplexitet än ett flygplan. "

NANOPRODUKTER KRING OSS

Nanovärlden är komplex och fortfarande relativt lite studerad, och ändå inte så långt ifrån oss som det verkade för några år sedan. De flesta av oss använder regelbundet ett eller annat framsteg inom nanoteknik utan att ens veta om det. Till exempel är modern mikroelektronik inte längre mikro, utan nano: transistorer som produceras idag - basen för alla chips - ligger i intervallet upp till 90 nm. Och ytterligare miniatyrisering av elektroniska komponenter till 60, 45 och 30 nm är redan planerad.

Dessutom, som representanter för Hewlett-Packard-företaget nyligen meddelade, kommer transistorer tillverkade med traditionell teknik att ersättas av nanostrukturer. Ett sådant element är tre ledare flera nanometer breda: två av dem är parallella och den tredje är placerad i rät vinkel mot dem. Ledarna berör inte, utan passerar som broar, den ena ovanför den andra. I det här fallet faller molekylkedjor som bildas av nanoledarmaterial under påverkan av spänning som appliceras på dem från de övre ledarna till de nedre. Kretsar byggda med denna teknik har redan visat förmågan att lagra data och utföra logiska operationer, det vill säga att ersätta transistorer.

Med den nya tekniken kommer dimensionerna på mikrokretsdelar att sjunka avsevärt under nivån 10-15 nanometer, till en skala där traditionella halvledartransistorer helt enkelt fysiskt inte kan fungera. Förmodligen, redan under första hälften av nästa decennium, kommer seriella mikrokretsar (fortfarande traditionella, kisel) att dyka upp, i vilka ett visst antal nanoelement skapade med ny teknik kommer att byggas in.

2004 släppte Kodak papper för Ultima bläckstråleskrivare. Den har nio lager. Det översta lagret består av keramiska nanopartiklar, som gör papperet tätare och blankare. De inre lagren innehåller pigmentnanopartiklar som mäter 10 nm, vilket förbättrar utskriftskvaliteten. Och snabb fixering av färg underlättas av polymernanopartiklar som ingår i beläggningskompositionen.

Direktören för US Institute of Nanotechnology, Chad Mirkin, tror att "nanoteknik kommer att återuppbygga allt material från grunden. Allt material som erhålls genom molekylär produktion kommer att vara nytt, eftersom mänskligheten hittills inte har haft möjlighet att utveckla och producera nanostrukturer. Nu har vi använder bara det i industrin "Vad naturen ger oss. Vi tillverkar brädor av träd, trådar av ledande metall. Det nanoteknologiska tillvägagångssättet är att vi kommer att bearbeta nästan vilken naturresurs som helst till så kallade "byggstenar" som ska ligga till grund för framtidens industri ."

Nu ser vi redan början på nanorevolutionen: dessa är nya datorchips och nya tyger som inte fläckar, och användningen av nanopartiklar i medicinsk diagnostik (se även "Science and Life" nr., , 2005). Även kosmetikaindustrin är intresserad av nanomaterial. De kan skapa många nya icke-standardiserade riktningar inom kosmetika som inte fanns tidigare.

I nanoskalan uppvisar nästan alla material unika egenskaper. Till exempel är det känt att silverjoner har antiseptisk aktivitet. En lösning av silvernanopartiklar har betydligt högre aktivitet. Om du behandlar ett bandage med denna lösning och applicerar det på ett purulent sår, kommer inflammationen att försvinna och såret läker snabbare än att använda konventionella antiseptika.

Det inhemska företaget Nanoindustry har utvecklat en teknologi för produktion av silvernanopartiklar som är stabila i lösningar och i adsorberat tillstånd. De resulterande läkemedlen har ett brett spektrum av antimikrobiell verkan. Således blev det möjligt att skapa en hel rad produkter med antimikrobiella egenskaper med mindre förändringar i den tekniska processen av tillverkare av befintliga produkter.

Silver nanopartiklar kan användas för att modifiera traditionella och skapa nya material, beläggningar, desinfektionsmedel och rengöringsmedel (inklusive tandkrämer och rengöringspasta, tvättpulver, tvål) och kosmetika. Beläggningar och material (komposit, textil, färg och lack, kol och andra) modifierade med silvernanopartiklar kan användas som förebyggande antimikrobiellt skydd på platser där risken för spridning av infektioner ökar: inom transporter, i offentliga serveringar, inom jordbruks- och boskapsbyggnader, i barn-, sport- och medicinska institutioner. Silver nanopartiklar kan användas för att rena vatten och döda patogener i luftkonditioneringssystemets filter, simbassänger, duschar och andra liknande offentliga platser.

Liknande produkter tillverkas utomlands. Ett företag tillverkar beläggningar med silvernanopartiklar för behandling av kroniska inflammationer och öppna sår.

En annan typ av nanomaterial är kolnanorör, som har kolossal styrka (se "Science and Life" nr 5, 2002; nr 6, 2003). Dessa är märkliga cylindriska polymermolekyler med en diameter på ungefär en halv nanometer och en längd på upp till flera mikrometer. De upptäcktes först för mindre än 10 år sedan som biprodukter av syntesen av fulleren C60. Ändå skapas redan nanometerstora elektroniska enheter baserade på kolnanorör. Det förväntas att de inom överskådlig framtid kommer att ersätta många element i de elektroniska kretsarna för olika enheter, inklusive moderna datorer.

Men nanorör används inte bara inom elektronik. Det finns redan kommersiellt tillgängliga tennisracketar som är förstärkta med kolnanorör för att begränsa vridning och ge större slagkraft. De används också i vissa delar av sportcyklar.

RYSSLAND PÅ NANOTEKNIKMARKNADEN

Det inhemska företaget Nanotechnology News Network presenterade nyligen en annan ny produkt i Ryssland - självrengörande nanobeläggningar. Det räcker med att spraya bilglaset med en speciell lösning som innehåller nanopartiklar av kiseldioxid, och smuts och vatten kommer inte att fastna på det under 50 000 km. Ett genomskinligt ultratunt lager blir kvar på glaset, på vilket det helt enkelt inte finns något för vatten att fästa vid, och det rullar av tillsammans med smutsen. Först och främst blev ägarna av skyskrapor intresserade av den nya produkten - mycket pengar spenderas på att tvätta fasaderna på dessa byggnader. Det finns sådana kompositioner för beläggning av keramik, sten, trä och till och med kläder.

Det måste sägas att vissa ryska organisationer redan framgångsrikt presterar på den internationella nanoteknikmarknaden.

Nanoindustrikoncernen har till exempel i sin portfölj ett antal nanoteknologiska produkter som kan användas inom olika industriområden. Dessa är den reducerande sammansättningen "RVS" och silvernanopartiklar för bioteknik och medicin, den industriella nanotekniska installationen "LUCH-1,2" och den pedagogiska nanotekniska installationen "UMKA".

"RVS"-kompositionen, som kan skydda mot slitage och återställa nästan alla gnidande metallytor, är förberedd på basis av adaptiva nanopartiklar. Denna produkt låter dig skapa ett modifierat järnsilikatskyddsskikt med hög kolhalt med en tjocklek på 0,1-1,5 mm i områden med intensiv friktion av metallytor (till exempel i friktionspar i förbränningsmotorer). Genom att hälla en sådan komposition i oljevevhuset kan du glömma problemet med motorslitage under lång tid. Under drift värms mekaniska delar upp av friktion, denna uppvärmning gör att metallnanopartiklar fäster vid skadade områden. Överdriven tillväxt orsakar mer intensiv uppvärmning och nanopartiklar förlorar sin förmåga att fästa. Således upprätthålls ständigt balans i gnidningsenheten, och delarna slits praktiskt taget inte ut.

Av särskilt intresse är UMKA-komplexet av nanoteknologisk utrustning, som är avsett för att utföra demonstration, forskning och laboratoriearbete på atomär-molekylär nivå inom området fysik, kemi, biologi, medicin, genetik och andra grundläggande och tillämpade vetenskaper. Till exempel avbildade den nyligen ytan på en DVD med en upplösning på 0,3 mikron, och detta är inte gränsen. Den unika tekniken för att arbeta vid pikoampereströmmar gör det möjligt att skanna även svagt ledande biologiska prov utan preliminär metallavsättning (vanligtvis är det nödvändigt att det översta lagret av provet är ledande). "UMKA" har hög temperaturstabilitet, vilket möjliggör långvariga manipulationer med individuella grupper av atomer och hög skanningshastighet, vilket möjliggör observation av snabba processer.

Det huvudsakliga tillämpningsområdet för UMKA-komplexet är utbildning i moderna praktiska metoder för att arbeta med strukturer i nanostorlek. UMKA-komplexet inkluderar: ett tunnelmikroskop, ett vibrationsskyddssystem, en uppsättning testprover, uppsättningar förbrukningsvaror och verktyg. Enheterna passar i ett litet fodral, fungerar i rumsförhållanden och kostar mindre än 8 tusen dollar. Du kan styra experiment från en vanlig persondator.

I januari 2005 öppnades den första ryska nätbutiken som säljer nanoteknologiprodukter. Butikens permanenta adress på Internet är www.nanobot.ru

SÄKERHETSPROBLEM

Det upptäcktes nyligen att sfäriska C60-molekyler som kallas fullerener kan orsaka allvarliga sjukdomar och skada miljön. Toxiciteten hos vattenlösliga fullerener när de utsätts för två olika typer av mänskliga celler fastställdes av forskare från Rice och Georgia universitet (USA).

Kemiprofessor Vicki Colvin från Rice University och hans kollegor fann att när fullerener löses i vatten bildas C 60-kolloider, som när de utsätts för mänskliga hudceller och levercancerceller orsakar deras död. Samtidigt var koncentrationen av fullerener i vatten mycket låg: ~ 20 C 60 molekyler per 1 miljard vattenmolekyler. Samtidigt visade forskare att molekylernas toxicitet beror på modifieringen av deras yta.

Forskare föreslår att toxiciteten hos enkla C60-fullerener beror på att deras yta kan producera superoxidanjoner. Dessa radikaler skadar cellmembranen och leder till celldöd.

Colvin och hans kollegor uppgav att denna negativa egenskap hos fullerener kan användas för gott - för behandling av cancertumörer. Det är bara nödvändigt att i detalj klargöra mekanismen för bildandet av syreradikaler. Uppenbarligen kommer det att vara möjligt att skapa supereffektiva antibakteriella läkemedel baserade på fullerener.

Samtidigt verkar faran med att använda fullerener i konsumentprodukter ganska reell för forskare.

Tydligen är det därför den amerikanska Food and Drug Safety Commission (FDA) nyligen tillkännagav behovet av att licensiera och reglera ett brett utbud av produkter (livsmedel, kosmetika, läkemedel, utrustning och veterinärmedicin) tillverkade med nanoteknik och med nanomaterial och nanostrukturer.

NANOTEKNIK BEHÖVER STÖD AV STADEN

Tyvärr finns det fortfarande inget statligt program för utveckling av nanoteknik i Ryssland. (2005 fyllde förresten USA:s nanoteknikprogram fem år.) Utan tvekan skulle förekomsten av ett centraliserat statligt program för utveckling av nanoteknik i hög grad hjälpa till i det praktiska genomförandet av forskningsresultat. Tyvärr lär vi oss från utländska källor att det finns en framgångsrik utveckling inom nanoteknikområdet i landet. Till exempel på sommaren tillkännagav US Standards Institute skapandet av världens minsta atomklocka. Det visade sig att ett ryskt team också arbetade med deras skapelse.

Det finns inget statligt program i Ryssland, men det finns forskare och entusiaster: under det senaste året har Youth Scientific Society (YSS) förenat mer än 500 unga forskare, doktorander och studenter som tänker på sitt lands framtid. För en detaljerad studie av nanoteknikfrågor skapades i februari 2004 analysföretaget "Nanotechnology News Network (NNN)" på basis av MNO, som övervakar hundratals källor i den öppna världen inom detta område och för närvarande har bearbetat över 4 500 informationsmeddelanden från utländska och ryska medier, artiklar och pressmeddelanden samt expertkommentarer. Webbplatserna www.mno.ru och www.nanonewsnet.ru skapades, som sågs av mer än 170 000 medborgare i Ryssland och OSS.

TÄVLING FÖR UNGDOMSPROJEKT

I april 2004 hölls den första allryska tävlingen av ungdomsprojekt för att skapa inhemsk molekylär nanoteknik, tillsammans med Nanoindustrikoncernen med stöd av Uniastrum Bank, vilket väckte stort intresse hos ryska forskare.

Vinnarna av tävlingen presenterade enastående utveckling: första platsen tilldelades ett team av unga forskare från det ryska kemiska teknologiuniversitetet. D.I. Mendeleev under ledning av kandidaten för kemiska vetenskaper Galina Popova, som skapade biomimetiska (biomimetik - imitation av strukturer som finns i naturen) material för optiska nanosensorer, molekylär elektronik och biomedicin. Den andra platsen togs av en doktorand vid Tashkent State Pedagogical University. Nizami Marina Fomina, som utvecklade ett system för riktad leverans av läkemedel till sjuka vävnader, och den tredje är en skolpojke från Tomsk Alexey Khasanov, författare till en teknik för att skapa nanokeramiska material med unika egenskaper. Vinnarna fick värdefulla priser.

Med stöd av banken har en populärvetenskaplig lärobok "Nanoteknik för alla" tagits fram och förbereds för publicering, som har fått mycket beröm från ledande forskare.

NNN-företaget, som inom ett år hade blivit en ledande analytisk byrå inom nanoteknikområdet, tillkännagav i december 2004 början av den andra allryska tävlingen för ungdomsprojekt, vars huvudsponsor återigen var Uniastrum Bank, nöjd med resultatet av den första tävlingen. Dessutom blev Powercom, en internationell tillverkare av avbrottsfri strömförsörjning, denna gång sponsor. Tidningen "Science and Life" deltar aktivt i förberedelserna och bevakningen av tävlingen.

Syftet med tävlingen är att locka begåvade ungdomar till utvecklingen av nanoteknik i deras land, och inte utomlands.

Vinnaren av tävlingen får ett nanotekniskt laboratorium "UMKA". Andra och tredje plats vinnare kommer att tilldelas moderna bärbara datorer; De bästa deltagarna får en gratis prenumeration på tidningen Science and Life. Priserna inkluderar reparations- och restaureringssatser för fordon baserade på nanopartiklar, en prenumeration på tidningen Universum och månatliga CD-skivor "The World of Nanotechnologies".

Projektens fokus är extremt varierande: från lovande nanomaterial för fordons- och flygindustrin till implantat och neuroteknologiska gränssnitt. Detaljerat material för tävlingen finns på webbplatsen www.nanonewsnet.ru.

I december 2004 hölls den första konferensen tillägnad industriell användning av nanoteknik i staden Fryazino (Moskva-regionen), där forskare presenterade dussintals utvecklingar redo för implementering i produktionen. Bland dem finns nya material baserade på nanorör, ultrastarka beläggningar, antifriktionsföreningar, ledande polymerer för flexibel elektronik, högkapacitetskondensatorer m.m.

Nanotekniken i Ryssland tar fart. Men om inte forskning samordnas av staten eller ett omfattande federalt program, kommer sannolikt ingenting att förändras till det bättre. En lärobok har redan publicerats för framtida nanoteknologer.