ВІЗИТКА ПРОЕКТУ
Вікова група: 8-10 класи.
Актуальність:нанотехнології тісно зв'язалися із сучасним життям людини.
Ціль:розширення уявлень про нанотехнології та сфери їх застосування.
Розташування проекту:біологія, фізика, хімія, медицина, військова справа.
Вид проекту:груповий.
Тривалість роботи над проектом:від 2 тижнів.
Проблемна ситуація
Область науки і техніки, названа нанотехнологією, виникла порівняно недавно. Перспективи цієї науки є грандіозними. Сама частка «нано» означає одну мільярдну частку будь-якої величини. Наприклад, нанометр – одна мільярдна частка метра. Ці розміри схожі на розміри молекул і атомів. Точне визначення нанотехнологій звучить так: нанотехнології – це технології, які маніпулюють речовиною лише на рівні атомів і молекул (тому нанотехнології називають також молекулярної технологією). Поштовхом до розвитку нанотехнологій стала наукова ідея про те, що з погляду фізики немає жодних перешкод до того, щоб створювати речі прямо з атомів.
Вже сьогодні ми можемо користуватися перевагами та новими можливостями нанотехнологій у:
- медицині;
- фармакології;
- екології;
- інформатики, системи інформаційної безпеки;
- системах зв'язку;
- автомобільної, тракторної та авіаційної техніки;
- безпеки дорожнього руху;
- нових системах навігації.
Далі вчитель або вчителі різних предметних областей пропонують учням розділитися на групи відповідно до їх пізнавальних інтересів та дослідити нанотехнології у вибраній ними галузі знань.
Проектне завдання:вивчити історію виникнення нанотехнологій, ідею нанотехнологій, застосування нанотехнологій у різних галузях знань, пофантазувати та запропонувати ще варіанти застосування нанотехнологій.
Можливий продукт проекту:
- реферат;
- доповідь;
- стаття;
- презентації.
Джерела інформації для учнів:
- Кобаясі Н. Введення в нанотехнологію. М: Біном, 2005.
- Чаплігін А. Нанотехнології в електроніці. М: Техносфера, 2005.
Необхідні ресурси для виконання проектного завдання:зразки луски щуки, сканер, мікроскопи.
Організація проектної діяльності(в додатку).
| Основні етапи | Діяльність учнів цьому етапі | Діяльність вчителя на цьому етапі | Використовувані технології навчання |
| 1. Орієнтовний | Орієнтування у тематичному полі, визначення теми проекту, пошук та аналіз проблеми, постановка мети проекту, вибір назви проекту | Консультування | Проблемно-орієнтоване навчання, case-study, технологія творчих майстерень |
| 2. Основний | Розробка, обговорення можливих варіантів проекту, збирання та вивчення інформації, розподіл обов'язків у груповому проекті | Консультування | Метод проектів, проблемно-орієнтоване навчання |
| 3. Рефлексивний | Аналіз результатів виконання проекту, самооцінка якості виконання проекту, внесення необхідних змін | Формування груп рецензентів, «зовнішніх» експертів | Метод проектів |
| 4. Узагальнюючий, презентаційний | Підготовка тексту та захист проекту. Експертиза проектів однокласників |
Індивідуальні та групові консультації щодо змісту та правил оформлення проектних робіт. Експертне заключення. Підбиття підсумків, аналіз виконаної роботи |
Дискусія, семінар, круглий стіл |
Оцінка результативності.Відбувається шляхом колективного обговорення та самооцінок. Вчитель нагадує критерії, за якими хлопці оцінюють свою роботу та роботу інших: аргументованість, переконливість, активність, наявність власної думки.
Завантажити всі матеріали проекту
Завдяки інноваційним технологіям у людства з'явилася можливість вивчити навколишній світ на «дрібнішому» рівні. Нанотехнології застосовують у різних сферах діяльності. Мікроскопічні частинки, або як їх зараз прийнято називати наночасткиможуть бути синтезовані з різноманітних матеріалів. Розміри вказаних частинок не перевищують 100 нм.
Унікальні можливості наноміру людство використовує з давніх часів. Наприклад, історичний шедевр Кубок Лікурга створений давньоримськими майстрами. Унікальна структура скляного кубка вражає навіть сучасних майстрів. Якщо кубок освітлювати зовні він буде зеленим, а якщо зсередини оранжево-червоним. В чому причина? Справа в тому, що в структуру скла вкраплені наночастинки благородних металів (срібло та золото).
Наночастинки та медицина
Перша наночастка описана А. Ейнштейном ще 1905 року. Він довів, що молекула цукрози має розмір близько 1 нм. Наночастинки легко долають клітинні мембрани, тому вони здатні проникнути у будь-яку точку нашого організму. Ця унікальна властивість використовується у практичній медицині для діагностики різноманітних захворювань.
Наприклад, наночастинки застосовуються для діагностики ракових захворювань, мікрочастинки закріплюються на ракових клітинах, з їхньої підвищеної концентрації можна визначити локалізацію канцерогенних клітин у організмі. Нанотехнології дозволяють доставляти лікарські засоби до точно встановленого місця. За допомогою наночастинок можна прискорити процес загоєння ран, пригнічувати зростання пухлин.
Як бачимо, наше життя тісно пов'язане з цими мікроскопічними частинками. Доведено, що наночастки можуть виступати в ролі каталізаторів та адсорбентів. Вже сьогодні нанотехнології використовуються для створення ультратонких та надміцних захисних покриттів. Все ж таки більшість наукових дослідників дотримуються думки, що вплив наночастинок на організм людини ще мало вивчений, тому святкувати якийсь успіх і бити літаври ще рано.
Наночастинки та їх дослідження
Основою вивчення всіх можливостей вище представленого матеріалу є якісне лабораторне обладнанняНоriba (аналізатори розмірів частинок). В даний час всі наночастки можна класифікувати за декількома показниками:
За базовою речовиною;
За походженням (натуральне, штучне);
За типом багатовимірності.
Сучасне лабораторне обладнання фірми Ноriba дозволяє визначити всі властивості наночастинок. Наша компанія представляє вашій увазі наступні моделі лазерних аналізаторів відомої фірми Ноriba - SZ-100V2, LA-960V2 та LА-300. Отже, лазерний аналізатор SZ-100 використовують для дослідження мікрочастинок розміром від 0,3 нм до 8 мкм, ζ-потенціалу та молекулярної ваги. Принцип вимірювання заснований на фотокореляційній спектроскопії. Лазерний аналізатор LA-950 – унікальний апарат, який може працювати на високій швидкості. За допомогою зазначеного обладнання можна проводити дослідження із застосуванням циркулярної системи в рідкому середовищі. Лазерний аналізатор LА-300 має автоматичний насос, може працювати з лазерною дифракцією.
ТОВ "РВС" є постійним партнером торгового бренду Норіба. Спеціалісти компанії регулярно проходять підвищення кваліфікації. За потреби грамотно проконсультують вас, допоможуть визначитися з моделлю лазерного аналізатора. Ми реалізуємо лише якісну продукцію.
З кожним днем ми наближаємося до неминучої революції, яку несуть у собі нанотехнології. Ми створюємо нові прилади, отримуємо унікальні матеріали, про які раніше не замислювалися. Застосування нанотехнологій у побуті дозволило змінити форму звичних нам предметів. Внаслідок цього ми отримали зовсім інші, але корисні властивості речовини. Навколишня реальність стає менш небезпечною і найбільш сприятливою для комфортного життя. Наочний приклад: зменшення звичних габаритів електричних приладів, що використовуються, до розмірів наночастинок, непомітних людському оку. Комп'ютери стають меншими у розмірах, але набагато продуктивнішими. Нанотехнології в побуті та промисловості дозволили значно змінити все навколо нас.
Чи можливо створити таку форму штучного інтелекту, який міг би задовольнити будь-які наші потреби? Відповідь у раціональному застосуванні нових розробок. Нанотехнології — це шлях у майбутнє, оскільки вони торкаються всіх аспектів нашого життя. Використання нанотехнологій дає багато можливостей, але й викликає низку побоювань.
Вікно у наномир
Електронний мікроскоп дозволяє заглянути до мікросвіту. Без спеціальної апаратури нанотехнології в побуті відразу помітити дуже важко, тому що вони настільки малі, що нерозрізняються неозброєним оком. Саме в таких масштабах речовини виявляють незвичайні та несподівані властивості. Використання таких властивостей обіцяє унікальну технологічну революцію. Вони дають радикально нові можливості, такі як керувати тілом людини та навколишнім середовищем.
Історія появи нанотехнологій
Все починається в 80-х роках XX століття з винаходом інструменту під назвою скануючий (СТМ). Професор Джеймс Джимзевський провів усе своє професійне життя у світі нанорозмірів. Він є одним із перших у світі людей, які отримали можливість досліджувати матерію на рівні неймовірно малих величин, мільйонних часток міліметра. Ці мікроскопи дозволяють вивчити поверхню подібно до того, як сліпі читають. Тоді ніхто не міг підозрювати, наскільки знадобляться нанотехнології в побуті та промисловості.
Принцип роботи з наночастинками
Скануючий мікроскоп використовує зонд, що є голкою товщиною в 1 атом. Коли вона наближається лише на кілька нанометрів до зразка, відбувається обмін електронами із найближчою наночастинкою. Це називається ефектом тунелю. Система управління фіксує зміну величини тунельного струму, і вже на основі цієї інформації йде більш точне побудова топографії поверхні досліджуваного зразка. Програмне забезпечення дозволяє перетворити отримані дані на зображення, яке дає вченим ключ до нового світу, використовуючи нанотехнології в побуті та інших галузях.
Як стверджує Джеймс Джимзевський, завдяки електронному мікроскопу, що сканує, вчені вперше отримали зображення атомів і молекул і змогли вивчити їх форму. Це стало справжньою революцією в науці, адже вчені почали дивитися на багато речей зовсім по-іншому, звернувши увагу на властивості окремих атомів, а не мільйони та мільярди частинок, як це було в минулому.
Перші відкриття
Використання нових технологій призвело до разючого відкриття. Коли прилад наближався до атома на відстань один нанометр, між ним і атомом виникав зв'язок. Ця особливість дозволила знайти спосіб переміщати окремі мікрочастинки. Завдяки такому відкриттю з'явилася можливість використати нанотехнології для комфортного побуту.
Як пояснив Джеймс Джимзевський, професор університету Каліфорнії, тунельний скануючий мікроскоп дозволив практично торкатися молекул і атомів. Вчені вперше змогли маніпулювати атомами на поверхні речовини та створювати структури, які раніше не можна було й уявити.
Це новопридбане відкриття (здатність спостерігати та маніпулювати найдрібнішими частинками, що становлять матерію) дало можливість використовувати нанотехнології у всіх галузях без винятку.
Розвиток нанотехнологій
Фізик і філософ Етін Клін вважає, що можливість технологічного прориву за рахунок нанотехнологій є цілком реальною, але багато в чому це будується на ентузіазмі вченого.
Як каже фізик та філософ Етін Клін, з моменту експериментального підтвердження існування атомів до моменту отримання можливості ними маніпулювати минуло менше 100 років. Перед вченими відкриваються такі можливості, про які раніше й подумати не могли. Тільки завдяки цьому уряд усіх розвинутих країн став виявляти інтерес до відповідних наук. Все почалося з американської ініціативи 2002 року, з якої виступили фізики Рока та Бенбрідж. Ці вчені виступили з божевільною ідеєю про те, що завдяки нанотехнологіям людство зможе вирішити всі проблеми, що стоять перед ним.
Ця заява стала поштовхом до початку численних досліджень, що дозволили реалізувати такі передові напрями науки та техніки, як мікроелектроніка, інформатика, ядерно-енергетичні дослідження, мікробіологія, лазерна техніка, медицина та багато іншого.
Нанотехнології: приклади
У побуті є стільки непомітних, але дуже важливих речовин, про наявність яких ми навіть не підозрюємо! Давайте розглянемо найяскравіші приклади:
- Зубна паста.Раніше ніхто не замислювався про те, чому засіб для зубів буває різним. Це пояснюється наявністю певних наночастинок. Наприклад, гідроксіапатит кальцію, який непомітний неозброєним оком, допомагає відновити зруйновану емаль та захистити зуби від карієсу.
- Фарба для автомобілів.Сучасні автомобільні фарби завдяки наночастинкам здатні перекривати неглибокі подряпини та інші порожнини, що утворилися на кузові. До їх складу входять мікроскопічні кульки, які забезпечують такий ефект.
НАНОТЕХНОЛОГІЇ У НАШОМУ ЖИТТІ
Мусерідзе До., Аджаві Еге., Мусіна До., Симонян Р. Я.
ГБОУ ЗОШ № 1005 «Червоні вітрила», Москва, Росія
Актуальність цієї теми викликана «впровадженням» нанотехнологій у наше життя, адже в наші дні жодна наука не обходиться без нанотехнологій. Нині наука нанотехнологія динамічно розвивається, набираючи обертів. Методи вивчення та управління матерією на молекулярному рівні для виробництв матеріалів удосконалюються, у пристроїв та систем з'являються нові технічні, функціональні та споживчі властивості. Нанотехнології увійшли до повсякденного побуту. Електроніка, медицина, косметологія, будівництво - аж ніяк не повний перелік застосування даних технологій на рівні обивателя. І немає такої людини, яка б не чула про них хоч краєм вуха, але чи всі люди знають, що це таке?
Нанотехнологія - область фундаментальної та прикладної науки і техніки, що має справу з сукупністю теоретичного обґрунтування, практичних методів дослідження, аналізу та синтезу, а також методів виробництва та застосування продуктів із заданою атомною структурою шляхом контрольованого маніпулювання окремими атомами та молекулами.
Мета нашого дослідження - виявити найпередовіші напрями у застосуванні нанотехнологій, показати значення нанотехнологій у житті людини і розповісти про них простою і зрозумілою для всіх мовою, популяризувати досягнення російських учених у цій галузі.
Спочатку ми розповімо про застосування нанотехнологій у медицині. Наномедицина є одним з наукових напрямів науки, що активно розвиваються, і має на увазі стеження, виправлення, генетичну корекцію та контроль біологічних систем організму людини на молекулярному рівні, використовуючи наноустрою, наноструктури та інформаційні технології.
Наноелектроніка – це область науки і техніки, яка включає сукупність засобів, способів і методів людської діяльності, спрямованої на теоретичне та практичне дослідження, моделювання і т.д. .
У текстилі нанотехнології допомагають одягу набувати водонепроникність, брудовідштовхування, теплопровідність тощо. Наприклад, наноматеріали можуть мати у своєму складі наночастки та нановолокна з іншими добавками, що допомагає забезпечити усіма цими властивостями вашу футболку.
«Функціональна» їжа – це натуральні м'ясні протеїни та пептиди, які, по суті, є характерним прикладом високотехнологічної їжі нового покоління.
Нанотехнології. - URL :
Нанотехнології сучасності: харчова промисловість [Текст] // Технічні науки: традиції та інновації: матеріали Міжнар. наук. конф. (м. Челябінськ, січень 2012 р.). – Челябінськ: Два комсомольці, 2012. – С. 166-167.
Функціональні продукти – це багатофункціональна їжа // Food News Time [Електронний ресурс] Режим доступу:
Ю. СВІДИНЕНКО, інженер-фізик
Наноструктури замінять традиційні транзистори.
Компактна нанотехнологічна установка "УМКА" дозволяє проводити маніпуляції з окремими групами атомів.
За допомогою установки "УМКА" вдається розглянути поверхню DVD.
Для майбутніх нанотехнологів уже випущено підручник.
Нанотехнології, що з'явилися в останній чверті ХХ століття, стрімко розвиваються. Чи не щомісяця з'являються повідомлення про нові проекти, які здавалися ще рік-другий тому абсолютною фантастикою. За визначенням, даним піонером цього напряму Еріком Дрекслером, нанотехнологія - "очікувана технологія виробництва, орієнтована на дешеве отримання пристроїв та речовин із заздалегідь заданою атомарною структурою". Це означає, що вона оперує з окремими атомами у тому, щоб отримати структури з атомарною точністю. У цьому корінна відмінність нанотехнологій від сучасних "об'ємних" bulk-технологій, що маніпулюють макрооб'єктами.
Нагадаємо читачеві, що нано - приставка, що позначає 10-9. На відрізку завдовжки один нанометр можна розташувати вісім атомів кисню.
Нанооб'єкти (наприклад, наночастинки металів), як правило, мають фізичні та хімічні властивості, відмінні і від властивостей великих об'єктів з того ж матеріалу і від властивостей окремих атомів. Скажімо, температура плавлення частинок золота розміром 5-10 нм на сотні градусів нижче за температуру плавлення шматка золота об'ємом 1 см 3 .
Дослідження, що проводяться в нанорозмірному діапазоні, лежать на стику наук, часто дослідження в галузі матеріалознавства торкаються галузі біотехнологій, фізики твердого тіла, електроніки.
Ведучий світовий фахівець у галузі наномедицини Роберт Фрайтас сказав: "Майбутні наномашини повинні складатися з мільярдів атомів, тому їх проектування та побудова потребуватимуть зусиль команди фахівців. Кожна конструкція наноробота вимагатиме об'єднання зусиль кількох дослідницьких колективів. безліч колективів у всьому світі. Наномедичний робот майбутнього, що складається з мільйона (або навіть більше) робочих частин, за складністю конструкції буде не простіше за літак".
НАНОПРОДУКТИ НАКЛАД НАС
Наномир складний і поки що порівняно мало вивчений, та все ж не настільки далекий від нас, як це здавалося кілька років тому. Більшість із нас регулярно користуються тими чи іншими досягненнями нанотехнологій, навіть не підозрюючи про це. Наприклад, сучасна мікроелектроніка вже не мікро-, а нано: транзистори - основа всіх чіпів - лежать в діапазоні до 90 нм. І вже заплановано подальшу мініатюризацію електронних компонентів до 60, 45 та 30 нм.
Більше того, як нещодавно заявили представники компанії "Хьюлетт-Паккард", транзистори, що виготовляються за традиційною технологією, будуть замінені наноструктурами. Один такий елемент - це три провідники завширшки кілька нанометрів: два з них паралельні, а третій розташований під прямим кутом до них. Провідники не стикаються, а проходять, як мости, один над одним. При цьому з верхніх провідників на нижні спускаються молекулярні ланцюжки, сформовані з нанопровідників матеріалу під впливом прикладеної до них напруги. Побудовані за цією технологією схеми вже продемонстрували здатність зберігати дані та виконувати логічні операції, тобто замінювати транзистори.
З новою технологією розміри деталей мікросхем опустяться суттєво нижче за планку в 10-15 нанометрів, у масштаби, де традиційні напівпровідникові транзистори просто фізично не можуть працювати. Ймовірно, вже в першій половині наступного десятиліття з'являться серійні мікросхеми (поки що традиційні, кремнієві), в які буде вбудовано кілька наноелементів, створених за новою технологією.
Компанія "Кодак" у 2004 році випустила папір для струменевих принтерів Ultima. Вона має дев'ять шарів. Верхній шар складається з керамічних наночастинок, які роблять папір більш щільним і блискучим. У внутрішніх шарах розташовані пігментні наночастки розмірами 10 нм, що покращують якість друку. А швидкій фіксації фарби сприяють включені до складу покриття полімерні наночастинки.
Директор Інституту нанотехнологій США Чед Міркін вважає, що "нанотехнології перебудують усі матеріали заново. Усі матеріали, отримані за допомогою молекулярного виробництва, будуть новими, оскільки досі людство не мав можливості розробляти та виробляти наноструктури. Зараз ми використовуємо в промисловості тільки те Нанотехнологічний підхід полягає в тому, що ми перероблятимемо практично будь-які природні ресурси в так звані "будівельні блоки", які складуть основу майбутньої промисловості".
Зараз ми вже бачимо настання нанореволюції: це і нові комп'ютерні чіпи, і нові тканини, на яких не залишається плям, і використання наночастинок у медичній діагностиці (див. також "Наука і життя", 2005 р.). Навіть косметична промисловість зацікавлена в наноматеріалах. Вони можуть створити в косметиці багато нових нестандартних напрямів, яких раніше не було.
У нанорозмірному діапазоні практично будь-який матеріал виявляє унікальні властивості. Наприклад, відомо, що іони срібла мають антисептичну активність. Значно більш високою активністю має розчин наночастинок срібла. Якщо обробити цим розчином бинт і прикласти його до гнійної рани, запалення пройде і рана загоїться швидше, ніж з використанням звичайних антисептиків.
Вітчизняний концерн "Наноіндустрія" розробив технологію виробництва наночастинок срібла, стабільних у розчинах та адсорбованому стані. Отримувані препарати мають широкий спектр протимікробної дії. Таким чином, з'явилася можливість створення цілої гами продуктів з антимікробними властивостями за незначної зміни технологічного процесу виробниками існуючої продукції.
Наночастинки срібла можуть бути використані для модифікації традиційних та створення нових матеріалів, покриттів, дезінфікуючих та миючих засобів (у тому числі зубних та чистячих паст, пральних порошків, мила), косметики. Покриття та матеріали (композитні, текстильні, лакофарбові, вуглецеві та інші), модифіковані наночастинками срібла, можуть бути використані як профілактичні антимікробні засоби захисту в місцях, де зростає небезпека поширення інфекцій: на транспорті, на підприємствах громадського харчування, у сільськогосподарських та тваринницьких приміщеннях , у дитячих, спортивних, медичних закладах. Наночастинки срібла можна використовувати для очищення води та знищення хвороботворних мікроорганізмів у фільтрах систем кондиціювання повітря, басейнах, душах та інших подібних місцях масового відвідування.
Випускається аналогічна продукція за кордоном. Одна з фірм виготовляє покриття зі срібними наночастинками для лікування хронічних запалень та відкритих ран.
Ще один вид наноматеріалів - вуглецеві нанотрубки, що мають колосальну міцність (див. "Наука і життя" № 5, 2002 р. ; № 6, 2003 р.). Це своєрідні циліндричні полімерні молекули діаметром приблизно від половини нанометра та довжиною до кількох мікрометрів. Вперше їх виявили менше 10 років тому як побічні продукти синтезу фулерену С60. Тим не менш, вже зараз на основі вуглецевих нанотрубок створюються електронні пристрої нанометрових розмірів. Очікується, що в найближчому майбутньому вони замінять багато елементів в електронних схемах різних приладів, у тому числі сучасних комп'ютерів.
Втім, використовують нанотрубки не лише в електроніці. У продажу вже є ракетки для тенісу, армовані вуглецевими нанотрубками для обмеження скручування та забезпечення більшої потужності удару. Застосовують їх у деяких деталях спортивних велосипедів.
РОСІЯ НА РИНКУ НАНОТЕХНОЛОГІЙ
Вітчизняна компанія "Nanotechnology News Network" нещодавно представила в Росії іншу новинку - нанопокриття, що самоочищаються. Достатньо обприскати скло автомобіля спеціальним розчином з наночастинками діоксиду кремнію, і протягом 50 000 км до нього не чіплятиметься бруд і вода. На склі залишається прозорий надтонкий шар, на якому воді просто нема за що зачепитися, і вона скочується разом із брудом. Насамперед новинкою зацікавилися власники хмарочосів - на миття фасадів цих будівель йдуть величезні гроші. Існують такі склади для покриття кераміки, каменю, дерева та навіть одягу.
Необхідно сказати, деякі російські організації вже успішно виступають на міжнародному нанотехнологічному ринку.
Концерн "Наноіндустрія", наприклад, має у своєму багажі ряд нанотехнологічних продуктів, що застосовуються в різних галузях промисловості. Це відновлювальний склад "РВС" та наночастинки срібла для біотехнологій та медицини, промислова нанотехнологічна установка "ПРОМІНЬ-1,2" та навчальна нанотехнологічна установка "УМКА".
Склад "РВС", який може вберегти від зносу і відновити практично будь-які металеві поверхні, що труться, готують на основі адаптивних наночастинок. Цей засіб дозволяє створювати модифікований високовуглецевий залізосилікатний захисний шар товщиною 0,1-1,5 мм в областях інтенсивного тертя металевих поверхонь (наприклад, парах тертя в двигунах внутрішнього згоряння). Залив такий склад в картер для масла, можна надовго забути про проблему зносу мотора. При роботі механічні частини нагріваються від тертя, це нагрівання викликає прилипання металевих наночастинок до пошкоджених областей. Надмірне ж нарощування викликає сильніше нагрівання, і наночастки втрачають свою здатність до приєднання. Таким чином в вузлі, що труться, постійно підтримується рівновага, і деталі практично не зношуються.
Особливий інтерес представляє комплекс нанотехнологічного обладнання "УМКА", який призначений для проведення демонстраційних, дослідницьких та лабораторних робіт на атомно-молекулярному рівні в галузі фізики, хімії, біології, медицини, генетики та інших фундаментальних та прикладних наук. Наприклад, нещодавно на ньому було отримано зображення поверхні DVD з роздільною здатністю 0,3 мкм, і це ще не межа. Унікальна технологія роботи на пікоамперних струмах дозволяє сканувати навіть слабопровідні біологічні зразки без попереднього напилення металу (зазвичай необхідно, щоб верхній шар зразка був провідним). "УМКА" має високу температурну стабільність, що дозволяє проводити тривалі маніпуляції з окремими групами атомів, і високою швидкістю сканування, що дозволяє спостерігати швидкоплинні процеси.
Основна сфера застосування комплексу "УМКА" – навчання сучасним практичним методам роботи з нанорозмірними структурами. Комплекс "УМКА" включає: тунельний мікроскоп, систему віброзахисту, набір тестових зразків, набори витратних матеріалів та інструментів. Вміщуються прилади у невеликому кейсі, працюють у кімнатних умовах та коштують менше 8 тисяч доларів. Керувати експериментами можна зі звичайного персонального комп'ютера.
У січні 2005 року відкрився перший російський інтернет-магазин, який продає нанотехнологічні продукти. Постійна адреса магазину в Інтернеті - www.nanobot.ru
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ
Нещодавно було встановлено, що кулясті молекули С 60 , звані фулеренами, можуть викликати серйозні захворювання та шкодити навколишньому середовищу. Токсичність водорозчинних фулеренів при їх вплив на людські клітини двох різних типів була встановлена дослідниками з університетів Райса та Джорджії (США).
Професор хімії Вікі Колвін з університету Райса та його колеги встановили, що при розчиненні фулеренів у воді формуються колоїди C 60 , які при впливі на клітини шкіри людини та клітини карциноми печінки викликають їхню загибель. При цьому концентрація фулеренів у воді була дуже низькою: ~ 20 молекул C 60 на 1 мільярд молекул води. Одночасно дослідники показали, що токсичність молекул залежить від модифікації їхньої поверхні.
Як припускають дослідники, токсичність простих фулеренів C 60 пов'язана з тим, що їхня поверхня здатна виробляти супероксидні аніони. Ці радикали ушкоджують клітинні мембрани та призводять до загибелі клітин.
Колвін та його колеги заявили, що таку негативну властивість фулеренів можна використовувати на благо - для лікування ракових пухлин. Необхідно лише детально з'ясувати механізм утворення кисневих радикалів. Очевидно, на основі фулеренів можна буде створити і надефективні антибактеріальні препарати.
Водночас небезпека застосування фулеренів у продуктах масового споживання є вченим цілком реальною.
Очевидно, тому нещодавно американська Комісія з безпеки харчових продуктів та ліків (FDA) заявила про необхідність ліцензування та регулювання широкого спектру товарів (харчові продукти, косметика, ліки, апаратура та ветеринарія), виготовлених за допомогою нанотехнологій, які використовують наноматеріали та наноструктури.
НАНОТЕХНОЛОГІЯМ ПОТРІБНА ПІДТРИМКА ДЕРЖАВИ
На жаль, у Росії державної програми розвитку нанотехнологій досі немає. (У 2005 році нанотехнологічній програмі США, між іншим, виповнилося п'ять років.) Без сумніву, існування централізованої державної програми розвитку нанотехнологій значно допомогло б у практичній реалізації результатів досліджень. Те, що успішні розробки в галузі нанотехнологій у країні є, ми, на жаль, дізнаємось із зарубіжних джерел. Наприклад, влітку Інститут стандартів США оголосив про створення найменшого у світі атомного годинника. Як виявилося, над створенням працював і російський колектив.
Державної програми в Росії немає, а дослідники та ентузіасти є: за минулий рік Молодіжне наукове товариство (МНО) об'єднало понад 500 молодих вчених, аспірантів та студентів, які думають про майбутнє своєї країни. Для детального вивчення проблематики нанотехнологій у лютому 2004 року на базі МНО створено аналітичну компанію "Nanotechnology News Network (NNN)", яка відстежує сотні відкритих світових джерел у цій галузі і на сьогодні обробила понад 4500 інформаційних повідомлень зарубіжних та російських ЗМІ, та експертних коментарів. Створено сайти www.mno.ru та www.nanonewsnet.ru, з якими ознайомилися понад 170 000 громадян Росії та СНД.
КОНКУРС МОЛОДІЖНИХ ПРОЕКТІВ
У квітні 2004 року спільно з концерном "Наноіндустрія" за підтримки "Юніаструм Банку" було успішно проведено перший Всеросійський конкурс молодіжних проектів зі створення вітчизняної молекулярної нанотехнології, що викликав живий інтерес російських учених.
Переможці конкурсу представили визначні розробки: перше місце було присуджено колективу молодих вчених із РХТУ ім. Д. І. Менделєєва під керівництвом кандидата хімічних наук Галини Попової, який створив біоміметичні (біоміметика - наслідування структур, що існують у природі) матеріали для оптичних наносенсорів, молекулярної електроніки та біомедицини. Друге місце посіла аспірантка Ташкентського державного педагогічного університету ім. Низамі Марина Фоміна, яка розробила систему спрямованої доставки ліків до хворих тканин, а третє – школяр з Томська Олексій Хасанов, автор технології створення нанокерамічних матеріалів з унікальними властивостями. Переможці здобули цінні призи.
За підтримки банку розроблено та готується до видання науково-популярний підручник "Нанотехнології для всіх", який заслужив на високу оцінку провідних учених.
Компанія NNN, яка за рік стала провідним аналітичним агентством у галузі нанотехнології, у грудні 2004 року оголосила початок Другого Всеросійського конкурсу молодіжних проектів, генеральним спонсором якого знову виступив задоволений результатами першого конкурсу "Юніаструм Банк". Крім того, цього разу спонсором стала і компанія "Powercom" – міжнародний виробник джерел безперебійного живлення. Активну участь у підготовці та висвітленні конкурсу бере журнал "Наука та життя".
Мета конкурсу – залучити талановиту молодь до розвитку нанотехнологій у своїй країні, а не за кордоном.
Переможець конкурсу отримає нанотехнологічну лабораторію "УМКА". Ті, хто займе друге та третє місця, будуть нагороджені сучасними ноутбуками; найкращі учасники отримають безкоштовну підписку на журнал "Наука та життя". Як призи передбачені ремонтно-відновлювальні комплекти для автотранспорту на основі наночастинок, підписка на журнал "Універсум" та щомісячні CD "Світ нанотехнологій".
Спрямованість проектів надзвичайно різноманітна: від перспективних наноматеріалів для автомобілебудування та авіації до імплантатів та нейротехнологічних інтерфейсів. Детальні матеріали конкурсу знаходяться на сайті www.nanonewsnet.ru.
У грудні 2004 року у місті Фрязіно (Московська обл.) відбулася перша конференція, присвячена промисловому використанню нанотехнологій, де вчені представили десятки розробок, готових до впровадження на виробництві. Серед них - нові матеріали на основі нанотрубок, надміцні покриття, антифрикційні склади, полімери, що проводять, для гнучкої електроніки, надйомкі конденсатори і т.д.
Нанотехнології у Росії набирають хід. Однак, якщо дослідження не координуватимуться державою чи комплексною федеральною програмою, на краще, швидше за все, нічого так і не зміниться. Для майбутніх нанотехнологів уже випущено підручник.
