LOYIHA KARTASI
Yosh guruhi: 8-10 sinflar.
Muvofiqligi: Nanotexnologiya zamonaviy inson hayoti bilan chambarchas bog'liq.
Maqsad: nanotexnologiyalar va ularni qo'llash sohalari haqidagi tushunchalarni kengaytirish.
Loyiha joylashuvi: biologiya, fizika, kimyo, tibbiyot, harbiy fanlar.
Loyiha turi: guruh.
Loyiha ustida ishlash muddati: 2 haftadan boshlab.
Muammoli vaziyat
Nanotexnologiya deb ataladigan fan va texnologiya sohasi nisbatan yaqinda paydo bo'ldi. Bu fanning istiqbollari juda katta. "Nano" zarrasining o'zi miqdorning milliarddan bir qismini anglatadi. Misol uchun, nanometr metrning milliarddan bir qismidir. Bu o'lchamlar molekulalar va atomlarning o'lchamlariga o'xshaydi. Nanotexnologiyaning aniq ta'rifi quyidagicha: nanotexnologiya moddalarni atomlar va molekulalar darajasida manipulyatsiya qiladigan texnologiya (shuning uchun nanotexnologiya molekulyar texnologiya deb ham ataladi). Nanotexnologiyaning rivojlanishiga turtki bo'lgan ilmiy g'oya fizika nuqtai nazaridan, to'g'ridan-to'g'ri atomlardan narsalarni yaratishga hech qanday to'siq yo'q.
Bugun biz nanotexnologiyaning afzalliklari va yangi imkoniyatlaridan quyidagi sohalarda foydalanishimiz mumkin:
- dori;
- farmakologiya;
- ekologiya;
- informatika, axborot xavfsizligi tizimlari;
- aloqa tizimlari;
- avtomobil, traktor va aviatsiya texnikasi;
- yo'l harakati xavfsizligi;
- yangi navigatsiya tizimlari.
Keyinchalik, o'qituvchi yoki turli fan yo'nalishlari o'qituvchilari talabalarni kognitiv qiziqishlariga ko'ra guruhlarga bo'lish va o'zlari tanlagan bilim sohasida nanotexnologiyalarni o'rganishga taklif qilishadi.
Loyiha topshirig'i: nanotexnologiyalar tarixini, nanotexnologiya g'oyasini, nanotexnologiyani bilimning turli sohalarida qo'llashni o'rganing, nanotexnologiyadan foydalanishning ko'proq variantlarini taklif qiling.
Mumkin loyiha mahsuloti:
- mavhum;
- hisobot;
- maqola;
- taqdimot.
Talabalar uchun ma'lumot manbalari:
- Kobayashi N. Nanotexnologiyaga kirish. M.: Binom, 2005 yil.
- Chaplygin A. Elektronikada nanotexnologiyalar. M.: Texnosfera, 2005 yil.
Loyiha topshirig'ini bajarish uchun zarur resurslar: pike shkalasi namunalari, skaner, mikroskoplar.
Loyiha faoliyatini tashkil etish(ilovada).
| Asosiy bosqichlar | Ushbu bosqichda talabalar faoliyati | Ushbu bosqichda o'qituvchining faoliyati | Qo'llaniladigan o'qitish texnologiyalari |
| 1. Taxminan | Tematik sohada yo'naltirish, loyiha mavzusini aniqlash, muammoni izlash va tahlil qilish, loyiha maqsadini belgilash, loyiha nomini tanlash | Konsalting | Muammoli ta’lim, keys-stadi, ijodiy seminar texnologiyasi |
| 2. Asosiy | Loyihaning mumkin bo'lgan variantlarini ishlab chiqish, muhokama qilish, ma'lumot to'plash va o'rganish, guruh loyihasida mas'uliyatni taqsimlash | Konsalting | Loyiha usuli, muammoli ta’lim |
| 3. Refleksiv | Loyiha natijalarini tahlil qilish, loyiha sifatini o'z-o'zini baholash, zarur o'zgarishlarni kiritish | Sharhlovchilar, "tashqi" ekspertlar guruhlarini shakllantirish | Loyiha usuli |
| 4. Xulosa qilish, taqdim etish | Matnni tayyorlash va loyihani himoya qilish. Sinfdoshlarning loyihalarini tekshirish |
Dizayn ishining mazmuni va qoidalari bo'yicha individual va guruh maslahatlari. Ekspert fikri. Bajarilgan ishlarni sarhisob qilish, tahlil qilish |
Munozara, seminar, davra suhbati |
Samaradorlikni baholash. Kollektiv muhokama va o'z-o'zini baholash orqali yuzaga keladi. O'qituvchi o'quvchilarga o'z ishini va boshqalarning ishini baholash mezonlarini eslatib turadi: bahslashish, ishontirish, faollik, o'z fikriga ega bo'lish.
Loyihaning barcha materiallarini yuklab oling
Innovatsion texnologiyalar tufayli insoniyat atrofimizdagi dunyoni "kichikroq" darajada o'rganish imkoniyatiga ega. Nanotexnologiya turli faoliyat sohalarida qo'llaniladi. Mikroskopik zarralar, yoki ular hozir odatda deyiladi nanozarrachalar, turli materiallardan sintezlanishi mumkin. Ushbu zarrachalarning o'lchamlari 100 nm dan oshmaydi.
Insoniyat qadim zamonlardan beri nanodunyoning noyob imkoniyatlaridan foydalanib keladi. Misol uchun, tarixiy durdona Likurg kubogi qadimgi Rim ustalari tomonidan yaratilgan. Shisha qadahning noyob tuzilishi hatto zamonaviy ustalarni ham hayratda qoldiradi. Agar chashka tashqi tomondan yoritilgan bo'lsa, u yashil bo'ladi va ichkaridan yoritilgan bo'lsa, to'q sariq-qizil rangda bo'ladi. Sababi nima? Gap shundaki, shisha tuzilishiga qimmatbaho metallarning nanozarralari (kumush va oltin) kiritilgan.
Nanozarrachalar va tibbiyot
Birinchi nanozarracha 1905 yilda A. Eynshteyn tomonidan tasvirlangan. U saxaroza molekulasi 1 nm ga yaqin ekanligini isbotladi. Nanozarrachalar hujayra membranalarini osongina yengib o'tadi, shuning uchun ular tanamizning istalgan joyiga kirib borishi mumkin. Bu noyob xususiyat amaliy tibbiyotda turli kasalliklarni tashxislash uchun ishlatiladi.
Masalan, nanozarrachalar saraton kasalligini tashxislash uchun ishlatiladi; mikropartikullar saraton hujayralariga yopishadi; ularning ortib borayotgan konsentratsiyasi tanadagi kanserogen hujayralarning joylashishini aniqlash uchun ishlatilishi mumkin. Nanotexnologiya dori vositalarini aniq belgilangan joyga yetkazib berish imkonini beradi. Nanozarrachalar yordamida siz yaralarni davolash jarayonini tezlashtirishingiz va o'smalarning o'sishini inhibe qilishingiz mumkin.
Ko'rib turganimizdek, bizning hayotimiz ushbu mikroskopik zarralar bilan chambarchas bog'liq. Nanozarrachalar katalizator va adsorbent vazifasini bajara olishi isbotlangan. Bugungi kunda nanotexnologiya o'ta yupqa va o'ta bardoshli himoya qoplamalarini yaratish uchun ishlatiladi. Shunga qaramay, ko'pchilik ilmiy tadqiqotchilar nanozarrachalarning inson tanasiga ta'siri hali etarlicha o'rganilmagan, shuning uchun biron bir muvaffaqiyatni nishonlash va timpani urish uchun hali erta, degan fikrda.
Nanozarralar va ularning tadqiqi
Yuqorida keltirilgan materialning barcha imkoniyatlarini o'rganish uchun asos yuqori sifatli hisoblanadi laboratoriya jihozlari Horiba (zarracha o'lchami analizatorlari). Hozirgi vaqtda barcha nanopartikullarni bir nechta ko'rsatkichlar bo'yicha tasniflash mumkin:
Asosiy moddaga ko'ra;
Kelib chiqishi bo'yicha (tabiiy, sun'iy);
Ko'p o'lchovlilik turi bo'yicha.
Xoribaning zamonaviy laboratoriya uskunalari nanozarrachalarning barcha xususiyatlarini aniqlash imkonini beradi. Kompaniyamiz sizning e'tiboringizga taniqli Horiba kompaniyasining lazer analizatorlarining quyidagi modellarini taqdim etadi - SZ-100V2, LA-960V2 va LA-300. Shunday qilib, SZ-100 lazer analizatori 0,3 nm dan 8 mikrongacha bo'lgan o'lchamdagi, z-potentsial va molekulyar og'irlikdagi mikrozarralarni o'rganish uchun ishlatiladi. O'lchash printsipi fotokorrelyatsiya spektroskopiyasiga asoslangan. LA-950 lazer analizatori yuqori tezlikda ishlay oladigan noyob qurilmadir. Ushbu uskuna yordamida suyuq muhitda aylanma tizim yordamida tadqiqot o'tkazish mumkin. LA-300 lazer analizatori avtomatik nasos bilan jihozlangan va lazer diffraktsiyasi bilan ishlay oladi.
RVS MChJ Horiba brendining doimiy hamkori hisoblanadi. Korxona mutaxassislari muntazam ravishda malaka oshirmoqda. Agar kerak bo'lsa, ular sizga malakali maslahat beradilar va lazer analizatorining modeli haqida qaror qabul qilishingizga yordam beradi. Biz faqat yuqori sifatli mahsulotlarni sotamiz.
Har kuni biz nanotexnologiya olib keladigan muqarrar inqilobga yaqinlashamiz. Biz yangi qurilmalar yaratamiz, ilgari o'ylamagan noyob materiallarni olamiz. Kundalik hayotda nanotexnologiyalardan foydalanish bizga tanish bo'lgan ob'ektlarning shaklini o'zgartirish imkonini berdi. Buning natijasida biz moddaning butunlay boshqacha, ammo foydali xususiyatlarini oldik. Atrofimizdagi haqiqat kamroq xavfli va farovon hayot uchun qulayroq bo'ladi. Yaxshi misol: ishlatilgan elektr qurilmalarning odatiy o'lchamlarini inson ko'ziga ko'rinmaydigan nanozarrachalar hajmiga kamaytirish. Kompyuterlar kichikroq, ammo kuchliroq bo'lib bormoqda. Kundalik hayotda va sanoatda nanotexnologiyalar atrofimizdagi hamma narsani sezilarli darajada o'zgartirishga imkon berdi.
Bizning barcha ehtiyojlarimizni qondira oladigan sun'iy intellekt shaklini yaratish mumkinmi? Javob eng so'nggi ishlanmalarni oqilona qo'llashda yotadi. Nanotexnologiya kelajak yo'lidir, chunki u hayotimizning har bir jabhasini qamrab oladi. Nanotexnologiyalardan foydalanish ko'plab imkoniyatlarni taqdim etishi bilan birga, bir qator xavotirlarni ham keltirib chiqaradi.
Nano dunyoga oyna
Elektron mikroskop mikrodunyoga qarash imkonini beradi. Maxsus jihozlarsiz nanotexnologiyani kundalik hayotda darhol payqash juda qiyin, chunki ular shunchalik kichkinaki, ularni oddiy ko'z bilan ajratib bo'lmaydi. Aynan shunday miqyosda moddalar eng g'ayrioddiy va kutilmagan xususiyatlarni namoyon qiladi. Bunday xususiyatlardan foydalanish noyob texnologik inqilobni va'da qiladi. Ular inson tanasi va atrof-muhitni nazorat qilish kabi tubdan yangi imkoniyatlarni taqdim etadi.
Nanotexnologiyalar tarixi
Hammasi 20-asrning 80-yillarida skanerlash (STM) deb nomlangan vositaning ixtirosi bilan boshlanadi. Professor Jeyms Dzimzevski butun professional hayotini nano o'lchovli dunyoda o'tkazdi. U dunyodagi birinchi odamlardan biri bo'lib, materiyani nihoyatda kichik miqdorlar, millimetrning milliondan bir qismi darajasida o'rganish imkoniyatiga ega. Bu mikroskoplar ko‘rlar o‘qigandek sirtni o‘rganish imkonini beradi.O‘shanda nanotexnologiyaning kundalik hayotda va sanoatda qanchalik foydali bo‘lishini hech kim gumon qila olmasdi.
Nanozarrachalar bilan ishlash printsipi
Skanerli mikroskop qalinligi 1 atom ignasi bo'lgan zonddan foydalanadi. Namunadan bir necha nanometrga yetganda, elektronlar eng yaqin nanozarracha bilan almashinadi. Bu hodisa tunnel effekti deb ataladi. Boshqarish tizimi tunnel oqimining kattaligidagi o'zgarishlarni qayd etadi va bu ma'lumotlarga asoslanib, o'rganilayotgan namunaning sirt topografiyasini aniqroq qurish amalga oshiriladi. Dasturiy ta'minot olingan ma'lumotlarni tasvirga aylantirish imkonini beradi, bu olimlarga kundalik hayotda va boshqa sohalarda nanotexnologiyadan foydalangan holda yangi dunyoning kalitini beradi.
Jeyms Dzimzevskiyning so'zlariga ko'ra, skanerlovchi elektron mikroskop tufayli olimlar birinchi marta atomlar va molekulalarning tasvirlarini oldilar va ularning shaklini o'rganishga muvaffaq bo'lishdi. Bu fanda haqiqiy inqilob bo‘ldi, chunki olimlar ko‘p narsaga o‘tmishda bo‘lgani kabi millionlab va milliardlab zarrachalarga emas, balki alohida atomlarning xususiyatlariga e’tibor qaratib, butunlay boshqacha ko‘zdan kechira boshladilar.
Birinchi kashfiyotlar
Yangi texnologiyalardan foydalanish ajoyib kashfiyotga olib keldi. Qurilma atomdan 1 nanometrga yaqinlashganda, u bilan atom o'rtasida bog'lanish paydo bo'ldi. Bu xususiyat alohida mikrozarrachalarni harakatlantirish usulini topish imkonini berdi. Ushbu kashfiyot tufayli nanotexnologiyadan farovon hayot uchun foydalanish mumkin bo'ldi.
Kaliforniya universiteti professori Jeyms Djimzevskiy tushuntirganidek, tunnel skanerlash mikroskopi molekula va atomlarga amalda tegish imkonini berdi. Olimlar birinchi marta materiya yuzasida atomlarni manipulyatsiya qilishga va ilgari tasavvur qilib bo'lmaydigan tuzilmalarni yaratishga muvaffaq bo'lishdi.
Ushbu yangi kashfiyot (materiyani tashkil etuvchi eng kichik zarrachalarni kuzatish va manipulyatsiya qilish qobiliyati) nanotexnologiyadan istisnosiz barcha sohalarda foydalanish imkonini berdi.
Nanotexnologiyani rivojlantirish
Fizik va faylasuf Etin Klinning fikricha, nanotexnologiyalar orqali texnologik yutuq boʻlish imkoniyati juda real, lekin koʻp jihatdan bu olimning ishtiyoqiga asoslanadi.
Fizik va faylasuf Etin Klin aytganidek, atomlarning mavjudligi eksperimental tasdiqlangan paytdan boshlab ularni manipulyatsiya qilish mumkin bo'lgan vaqtgacha 100 yildan kamroq vaqt o'tdi. Olimlar uchun ular ilgari xayoliga ham keltirmagan imkoniyatlar ochilmoqda. Faqat shu tufayli barcha rivojlangan mamlakatlar hukumati tegishli fanlarga qiziqish bildira boshladi. Hammasi 2002 yilda fiziklar Roka va Benbrij tomonidan boshlangan Amerika tashabbusi bilan boshlandi. Bu olimlar nanotexnologiya tufayli insoniyat oldida turgan barcha muammolarni hal qila oladi, degan aqldan ozgan g'oyani ilgari surdilar.
Ushbu bayonot fan va texnikaning mikroelektronika, informatika, yadroviy energetika tadqiqotlari, mikrobiologiya, lazer texnologiyasi, tibbiyot va boshqa ko'plab ilg'or yo'nalishlarini hayotga tatbiq etish imkonini beradigan ko'plab tadqiqotlar boshlanishiga turtki bo'ldi.
Nanotexnologiya: misollar
Kundalik hayotda juda ko'p ko'rinmas, ammo juda muhim moddalar mavjud, ularning mavjudligi biz hatto shubhalanmaydi! Keling, eng yorqin misollarni ko'rib chiqaylik:
- Tish pastasi. Ilgari hech kim tish tozalash vositalarining nima uchun farq qilishi haqida o'ylamagan. Bularning barchasi ma'lum nanozarrachalarning mavjudligi bilan izohlanadi. Misol uchun, oddiy ko'zga ko'rinmaydigan kaltsiy gidroksiapatit shikastlangan emalni tiklashga yordam beradi va tishlarni kariesdan himoya qiladi.
- Avtomobil bo'yog'i. Zamonaviy avtomobil bo'yoqlari nanozarrachalar tufayli tanada hosil bo'lgan sayoz tirnalgan joylarni va boshqa bo'shliqlarni yopishga qodir. Ularda bu ta'sirni ta'minlaydigan mikroskopik to'plar mavjud.
HAYOTIMIZDA NANOTEXNOLOGIYA
Museridze K., Ajawi E., Musina K., Simonyan R. Ya.
GBOU 1005-sonli "Scarlet Sails" o'rta maktabi, Moskva, Rossiya
Ushbu mavzuning dolzarbligi hayotimizga nanotexnologiyaning "kirishi" bilan bog'liq, chunki bugungi kunda biron bir fan nanotexnologiyasiz ishlay olmaydi. Hozirgi vaqtda nanotexnologiya fani jadal rivojlanib, jadal rivojlanmoqda. Materiallarni ishlab chiqarish uchun molekulyar darajada moddalarni o'rganish va nazorat qilish usullari takomillashtirilmoqda, qurilmalar va tizimlar yangi texnik, funktsional va iste'mol xususiyatlariga ega bo'lmoqda. Nanotexnologiya kundalik hayotga kirib keldi. Elektronika, tibbiyot, kosmetologiya, qurilish - bu o'rtacha odam darajasida ushbu texnologiyalarni qo'llashning to'liq ro'yxati emas. Va ular haqida kamida yarim quloq eshitmagan odam yo'q, lekin hamma odamlar bu nima ekanligini bilishadimi?
Nanotexnologiya - fundamental va amaliy fan va texnologiya sohasi bo'lib, u nazariy asoslash, tadqiqot, tahlil va sintezning amaliy usullari, shuningdek, ma'lum atom tuzilishiga ega bo'lgan mahsulotlarni ishlab chiqarish va ulardan foydalanish usullari bilan shug'ullanadi. atomlar va molekulalar.
Tadqiqotimizning maqsadi nanotexnologiyalarni qo‘llashning eng ilg‘or yo‘nalishlarini aniqlash, nanotexnologiyaning inson hayotidagi ahamiyatini ko‘rsatish va ular haqida hamma uchun sodda va tushunarli tilda gapirish, Rossiya olimlarining bu boradagi yutuqlarini ommalashtirishdan iborat. .
Birinchidan, nanotexnologiyani tibbiyotda qo'llash haqida gapiramiz. Nanomedicina fanning faol rivojlanayotgan ilmiy yo'nalishlaridan biri bo'lib, nanoqurilmalar, nanostrukturalar va axborot texnologiyalaridan foydalangan holda inson tanasining biologik tizimlarini molekulyar darajada kuzatish, tuzatish, genetik korreksiya qilish va nazorat qilishni o'z ichiga oladi.
Nanoelektronika - bu nazariy va amaliy tadqiqotlar, modellashtirish va boshqalarga qaratilgan inson faoliyatining vositalari, usullari va usullari to'plamini o'z ichiga olgan fan va texnika sohasi. .
To'qimachilikda nanotexnologiya kiyimning suv o'tkazmaydigan, dog'ga chidamli, issiqlik o'tkazuvchanligi va boshqalarga yordam beradi. Misol uchun, nanomateriallar nanozarrachalar va nanotolalarni boshqa qo'shimchalar bilan birlashtirib, futbolkangizga ushbu xususiyatlarning barchasini taqdim etishi mumkin.
"Funktsional" oziq-ovqatlar tabiiy go'sht oqsillari va peptidlari bo'lib, ular aslida yuqori texnologiyali oziq-ovqatning yangi avlodining eng xarakterli namunasidir.
Nanotexnologiya. - URL :
Semyachkina, Yu. A., Klochkov A. Ya. Zamonamizning nanotexnologiyalari: oziq-ovqat sanoati [Matn] // Texnik fanlar: an'analar va innovatsiyalar: Xalqaro materiallar. ilmiy konf. (Chelyabinsk, 2012 yil yanvar). - Chelyabinsk: Ikki komsomol a'zosi, 2012. - S. 166-167.
Funktsional oziq-ovqatlar ko'p funktsiyali ovqatlardir // Oziq-ovqat yangiliklari vaqti [Elektron resurs] Kirish rejimi:
Y. SVIDINENKO, muhandis-fizik
Nanostrukturalar an'anaviy tranzistorlar o'rnini egallaydi.
"UMKA" ixcham o'quv nanotexnologik qurilmasi atomlarning alohida guruhlarini manipulyatsiya qilish imkonini beradi.
"UMKA" o'rnatishdan foydalanib, DVD sirtini tekshirish mumkin.
Bo‘lajak nanotexnologlar uchun darslik allaqachon chop etilgan.
Yigirmanchi asrning oxirgi choragida paydo bo'lgan nanotexnologiya jadal rivojlanmoqda. Deyarli har oy bir-ikki yil avval mutlaq xayoldek tuyulgan yangi loyihalar haqida xabarlar keladi. Ushbu sohaning kashshofi Erik Drexler tomonidan berilgan ta'rifga ko'ra, nanotexnologiya "oldindan belgilangan atom tuzilishiga ega qurilmalar va moddalarni arzon narxlarda ishlab chiqarishga qaratilgan kutilayotgan ishlab chiqarish texnologiyasidir". Bu shuni anglatadiki, u atom aniqligi bilan tuzilmalarni olish uchun alohida atomlarda ishlaydi. Bu nanotexnologiya va so'l ob'ektlarni boshqaradigan zamonaviy "hajmli" ommaviy texnologiyalar o'rtasidagi asosiy farq.
O'quvchiga eslatib o'tamizki, nano 10 -9 ni bildiruvchi prefiksdir. Sakkizta kislorod atomi bir nanometr uzunlikdagi segmentda joylashishi mumkin.
Nanoob'ektlar (masalan, metall nanozarrachalar) odatda bir xil materialning kattaroq ob'ektlari va alohida atomlarning xususiyatlaridan farq qiladigan fizik va kimyoviy xususiyatlarga ega. Aytaylik, hajmi 5-10 nm bo‘lgan oltin zarrachalarining erish harorati 1 sm 3 hajmdagi oltin parchasining erish haroratidan yuzlab daraja past bo‘ladi.
Nano o'lchov oralig'ida olib borilgan tadqiqotlar fanlar chorrahasida joylashgan; ko'pincha materialshunoslik sohasidagi tadqiqotlar biotexnologiya, qattiq jismlar fizikasi va elektronika sohalariga ta'sir qiladi.
Nanotibbiyot sohasidagi dunyoning yetakchi mutaxassisi Robert Freitas shunday dedi: “Kelajak nanomashinalari milliardlab atomlardan iborat bo‘lishi kerak, shuning uchun ularni loyihalash va qurish mutaxassislar guruhining sa’y-harakatlarini talab qiladi.Har bir nanorobot dizayni bir necha kishilarning birgalikdagi sa’y-harakatlarini talab qiladi. tadqiqot guruhlari. Boeing 777 samolyoti butun dunyo boʻylab koʻplab jamoalar tomonidan ishlab chiqilgan va qurilgan. Million (yoki undan ham koʻproq) ishchi qismlardan iborat boʻlgan kelajakning nanomiy-tibbiyot roboti dizayn murakkabligi jihatidan samolyotdan oddiyroq boʻlmaydi. "
NANOMAHSULOTLAR BIZIMIZDA
Nano dunyo murakkab va hali ham nisbatan kam o'rganilgan, ammo bizdan bir necha yil oldingidek uzoq emas. Ko'pchiligimiz nanotexnologiyaning u yoki bu yutuqlaridan hatto bilmagan holda muntazam ravishda foydalanamiz. Misol uchun, zamonaviy mikroelektronika endi mikro emas, balki nano: bugungi kunda ishlab chiqarilgan tranzistorlar - barcha chiplarning asosi - 90 nm gacha bo'lgan diapazonda yotadi. Va elektron komponentlarni 60, 45 va 30 nm gacha miniatyura qilish allaqachon rejalashtirilgan.
Bundan tashqari, yaqinda Hewlett-Packard kompaniyasi vakillari e'lon qilganidek, an'anaviy texnologiya yordamida ishlab chiqarilgan tranzistorlar nanostrukturalar bilan almashtiriladi. Bunday elementlardan biri kengligi bir necha nanometr bo'lgan uchta o'tkazgichdir: ulardan ikkitasi parallel, uchinchisi esa ularga to'g'ri burchak ostida joylashgan. O'tkazgichlar tegmaydi, lekin ko'priklar kabi o'tadi, bir-birining ustiga. Bunday holda, ularga qo'llaniladigan kuchlanish ta'sirida nanoo'tkazgich materialidan hosil bo'lgan molekulyar zanjirlar yuqori o'tkazgichlardan pastki o'tkazgichlarga tushadi. Ushbu texnologiya yordamida qurilgan sxemalar allaqachon ma'lumotlarni saqlash va mantiqiy operatsiyalarni bajarish, ya'ni tranzistorlarni almashtirish qobiliyatini namoyish etgan.
Yangi texnologiya bilan mikrosxema qismlarining o'lchamlari 10-15 nanometr darajasidan sezilarli darajada pasayadi, an'anaviy yarimo'tkazgichli tranzistorlar jismonan ishlay olmaydigan darajada. Ehtimol, keyingi o'n yillikning birinchi yarmida seriyali mikrosxemalar (hali an'anaviy, kremniy) paydo bo'ladi, ularda yangi texnologiya yordamida yaratilgan ma'lum miqdordagi nanoelementlar quriladi.
2004 yilda Kodak Ultima inkjet printerlari uchun qog'oz chiqardi. U to'qqiz qatlamdan iborat. Yuqori qatlam keramik nanozarrachalardan iborat bo'lib, qog'ozni zichroq va yorqinroq qiladi. Ichki qatlamlarda 10 nm o'lchamdagi pigment nanozarrachalari mavjud bo'lib, ular bosib chiqarish sifatini yaxshilaydi. Va bo'yoqning tez mahkamlanishi qoplama tarkibiga kiritilgan polimer nanopartikullari tomonidan osonlashtiriladi.
AQSh Nanotexnologiya instituti direktori Chad Mirkinning fikricha, "nanotexnologiya barcha materiallarni noldan qayta tiklaydi. Molekulyar ishlab chiqarish orqali olingan barcha materiallar yangi bo'ladi, chunki insoniyat shu paytgacha nanostrukturalarni ishlab chiqish va ishlab chiqarish imkoniyatiga ega emas edi. Endi biz faqat sanoatda foydalaning "Tabiat bizga nima beradi. Biz daraxtlardan taxtalar, o'tkazuvchan metalldan simlar yasaymiz. Nanotexnologik yondashuv shundan iboratki, biz deyarli har qanday tabiiy resursni kelajakdagi sanoatning asosini tashkil etuvchi "qurilish bloklari" deb nomlaymiz. ."
Endi biz nanorevolyutsiyaning boshlanishini allaqachon ko'rmoqdamiz: bular yangi kompyuter chiplari va dog' qoldirmaydigan yangi matolar va tibbiy diagnostikada nanozarrachalardan foydalanish (shuningdek, qarang: "Fan va hayot" №, 2005). Hatto kosmetika sanoati ham nanomateriallarga qiziqish bildirmoqda. Ular kosmetikada ilgari mavjud bo'lmagan ko'plab yangi nostandart yo'nalishlarni yaratishi mumkin.
Nano o'lchov oralig'ida deyarli har qanday material o'ziga xos xususiyatlarni namoyish etadi. Masalan, kumush ionlari antiseptik faollikka ega ekanligi ma'lum. Kumush nanozarrachalar eritmasi ancha yuqori faollikka ega. Agar siz bu eritma bilan bandajni davolasangiz va uni yiringli yaraga qo'llasangiz, yallig'lanish o'tib ketadi va yara an'anaviy antiseptiklarni qo'llashdan ko'ra tezroq tuzalib ketadi.
Mahalliy "Nanoindustry" konserni eritmalarda va adsorbsiyalangan holatda barqaror kumush nanozarrachalar ishlab chiqarish texnologiyasini ishlab chiqdi. Olingan dorilar keng spektrli mikroblarga qarshi ta'sirga ega. Shunday qilib, mavjud mahsulotlarni ishlab chiqaruvchilar tomonidan texnologik jarayondagi kichik o'zgarishlar bilan mikroblarga qarshi xususiyatlarga ega mahsulotlarning butun majmuasini yaratish mumkin bo'ldi.
Kumush nanozarrachalar an'anaviy materiallarni o'zgartirish va yangi materiallar, qoplamalar, dezinfektsiyalash vositalari va yuvish vositalarini (jumladan, tish pastalari va tozalash pastalari, kir yuvish kukunlari, sovunlar) va kosmetika mahsulotlarini yaratish uchun ishlatilishi mumkin. Kumush nanozarrachalar bilan o'zgartirilgan qoplamalar va materiallar (kompozit, to'qimachilik, bo'yoq va laklar, uglerod va boshqalar) infektsiyalarning tarqalish xavfi yuqori bo'lgan joylarda: transportda, umumiy ovqatlanish korxonalarida, qishloq xo'jaligida va boshqalarda mikroblarga qarshi himoya sifatida ishlatilishi mumkin. chorvachilik binolari, bolalar, sport va tibbiyot muassasalarida. Kumush nanozarralar suvni tozalash va konditsioner tizim filtrlarida, suzish havzalarida, dushlarda va boshqa shunga o'xshash jamoat joylarida patogenlarni o'ldirish uchun ishlatilishi mumkin.
Shu kabi mahsulotlar xorijda ishlab chiqariladi. Bir kompaniya surunkali yallig'lanish va ochiq yaralarni davolash uchun kumush nanozarrachalar bilan qoplamalar ishlab chiqaradi.
Nanomateryallarning yana bir turi - ulkan kuchga ega bo'lgan uglerod nanotubalari (qarang: "Fan va hayot" № 5, 2002; № 6, 2003). Bular diametri taxminan yarim nanometr va uzunligi bir necha mikrometrgacha bo'lgan o'ziga xos silindrsimon polimer molekulalari. Ular birinchi marta fulleren C60 sintezining yon mahsuloti sifatida 10 yildan kamroq vaqt oldin kashf etilgan. Shunga qaramay, uglerod nanotubalari asosida allaqachon nanometrli elektron qurilmalar yaratilmoqda. Ular yaqin kelajakda turli qurilmalar, jumladan, zamonaviy kompyuterlarning elektron sxemalaridagi ko‘plab elementlarni almashtirishi kutilmoqda.
Biroq, nanotubalar nafaqat elektronikada qo'llaniladi. Burilishni cheklash va katta zarba kuchini ta'minlash uchun uglerod nanotubalari bilan mustahkamlangan tennis raketkalari allaqachon savdoda mavjud. Ular sport velosipedlarining ba'zi qismlarida ham qo'llaniladi.
ROSSIYA NANOTEXNOLOGIYA BOZORIDA
Mahalliy Nanotechnology News Network kompaniyasi yaqinda Rossiyada yana bir yangi mahsulot - o'zini o'zi tozalaydigan nanoqoplamlarni taqdim etdi. Avtomobil oynasiga kremniy dioksidi nanozarrachalari bo'lgan maxsus eritmani sepish kifoya, axloqsizlik va suv 50 000 km davomida unga yopishmaydi. Stakanda shaffof ultra yupqa qatlam qoladi, uning ustiga suv yopishib oladigan hech narsa yo'q va u axloqsizlik bilan birga dumalab ketadi. Avvalo, osmono‘par binolar egalari yangi mahsulotga qiziqish bildirishdi – bu binolarning fasadlarini yuvish uchun katta mablag‘ sarflanmoqda. Seramika, tosh, yog'och va hatto kiyimni qoplash uchun bunday kompozitsiyalar mavjud.
Aytish kerakki, ba'zi rus tashkilotlari xalqaro nanotexnologiyalar bozorida muvaffaqiyatli faoliyat ko'rsatmoqda.
Masalan, Nanoindustry konserni o'z portfelida sanoatning turli sohalarida qo'llaniladigan bir qator nanotexnologik mahsulotlarga ega. Bular biotexnologiya va tibbiyot uchun “RVS” reduktor kompozitsiyasi va kumush nanozarrachalari, “LUCH-1,2” sanoat nanotexnologik qurilmasi va “UMKA” o‘quv nanotexnologik qurilmasi.
Deyarli har qanday ishqalanadigan metall yuzalarni eskirishdan himoya qiladigan va tiklaydigan “RVS” kompozitsiyasi moslashuvchan nanozarrachalar asosida tayyorlangan. Ushbu mahsulot metall yuzalarning kuchli ishqalanish joylarida (masalan, ichki yonuv dvigatellarida ishqalanish juftlarida) qalinligi 0,1-1,5 mm bo'lgan modifikatsiyalangan yuqori uglerodli temir silikat himoya qatlamini yaratishga imkon beradi. Bunday kompozitsiyani moy karteriga quyish orqali siz uzoq vaqt davomida dvigatelning aşınması muammosini unutishingiz mumkin. Ish paytida mexanik qismlar ishqalanishdan qiziydi, bu isitish metall nanozarrachalarning shikastlangan joylarga yopishishiga olib keladi. Haddan tashqari o'sish ko'proq qizib ketishga olib keladi va nanozarrachalar biriktirilish qobiliyatini yo'qotadi. Shunday qilib, ishqalanish moslamasida muvozanat doimiy ravishda saqlanadi va uning qismlari deyarli eskirmaydi.
Fizika, kimyo, biologiya, tibbiyot, genetika va boshqa fundamental va amaliy fanlar bo‘yicha atom-molekulyar darajada ko‘rgazmali, ilmiy-tadqiqot va laboratoriya ishlarini olib borish uchun mo‘ljallangan UMKA nanotexnologik uskunalar majmuasi alohida qiziqish uyg‘otadi. Misol uchun, u yaqinda 0,3 mikron o'lchamlari bilan DVD sirtini tasvirladi va bu chegara emas. Pikoamper oqimlarida ishlashning noyob texnologiyasi hatto zaif o'tkazuvchan biologik namunalarni metallni dastlabki cho'ktirmasdan skanerlash imkonini beradi (odatda namunaning yuqori qatlami o'tkazuvchan bo'lishi kerak). "UMKA" yuqori harorat barqarorligiga ega bo'lib, atomlarning alohida guruhlari bilan uzoq muddatli manipulyatsiyalar va yuqori skanerlash tezligi, tezkor jarayonlarni kuzatish imkonini beradi.
UMKA majmuasini qo'llashning asosiy yo'nalishi nano o'lchamdagi tuzilmalar bilan ishlashning zamonaviy amaliy usullarini o'rgatishdir. UMKA kompleksiga quyidagilar kiradi: tunnel mikroskopi, tebranishdan himoya qilish tizimi, sinov namunalari to'plami, sarf materiallari va asboblar to'plami. Qurilmalar kichik qutiga sig'adi, xona sharoitida ishlaydi va narxi 8 ming dollardan kam. Oddiy shaxsiy kompyuterdan tajribalarni boshqarishingiz mumkin.
2005 yil yanvar oyida nanotexnologiya mahsulotlarini sotadigan birinchi rus onlayn-do'koni ochildi. Do'konning Internetdagi doimiy manzili www.nanobot.ru
XAVFSIZLIK MASALALARI
Yaqinda Fullerenlar deb ataladigan sharsimon C60 molekulalari jiddiy kasalliklarga olib kelishi va atrof-muhitga zarar etkazishi mumkinligi aniqlandi. Ikki xil turdagi inson hujayralariga ta'sir qilganda suvda eriydigan fullerenlarning toksikligi Rays va Jorjiya universitetlari (AQSh) tadqiqotchilari tomonidan aniqlangan.
Rays universitetidan kimyo professori Vikki Kolvin va uning hamkasblari fullerenlar suvda eritilganda C 60 kolloidlari hosil bo'lishini aniqladilar, ular inson teri hujayralari va jigar saratoni hujayralariga ta'sir qilganda ularning o'limiga olib keladi. Shu bilan birga, suvda fullerenlarning konsentratsiyasi juda past edi: 1 milliard suv molekulasiga ~ 20 C 60 molekula. Shu bilan birga, tadqiqotchilar molekulalarning toksikligi ularning sirtining o'zgarishiga bog'liqligini ko'rsatdi.
Tadqiqotchilar oddiy C60 fullerenlarining toksikligi ularning yuzasi superoksid anionlarini ishlab chiqarishga qodir ekanligi bilan bog'liqligini ta'kidlamoqda. Ushbu radikallar hujayra membranalariga zarar etkazadi va hujayra o'limiga olib keladi.
Kolvin va uning hamkasblari fullerenlarning bu salbiy xususiyatidan yaxshilik uchun - saraton o'smalarini davolashda foydalanish mumkinligini ta'kidladilar. Faqat kislorod radikallarini shakllantirish mexanizmini batafsil tushuntirish kerak. Shubhasiz, fullerenlar asosida o'ta samarali antibakterial preparatlarni yaratish mumkin bo'ladi.
Shu bilan birga, iste'mol mahsulotlarida fullerenlardan foydalanish xavfi olimlar uchun juda real ko'rinadi.
Ko'rinishidan, shuning uchun ham Amerika oziq-ovqat va dori vositalari xavfsizligi komissiyasi (FDA) yaqinda nanotexnologiyalar va nanomateriallar va nanostrukturalardan foydalangan holda ishlab chiqarilgan keng turdagi mahsulotlarni (oziq-ovqat, kosmetika, dori vositalari, asbob-uskunalar va veterinariya tibbiyoti) litsenziyalash va tartibga solish zarurligini e'lon qildi.
NANOTEXNOLOGIYALAR DAVLAT YORDAMiga KERAK
Afsuski, Rossiyada nanotexnologiyani rivojlantirish bo'yicha davlat dasturi hali ham mavjud emas. (2005 yilda AQShning nanotexnologiya dasturi, darvoqe, besh yoshga to'ldi.) Nanotexnologiyani rivojlantirish bo'yicha markazlashgan davlat dasturining mavjudligi, shubhasiz, tadqiqot natijalarini amaliyotga tatbiq etishda katta yordam berar edi. Afsuski, mamlakatimizda nanotexnologiya sohasida muvaffaqiyatli ishlanmalar borligini xorijiy manbalardan bilib olamiz. Misol uchun, yozda AQSh Standartlar Instituti dunyodagi eng kichik atom soati yaratilganini e'lon qildi. Ma'lum bo'lishicha, ularni yaratish ustida Rossiya jamoasi ham ishlagan.
Rossiyada davlat dasturi yo'q, ammo tadqiqotchilar va ishqibozlar bor: so'nggi bir yil ichida Yoshlar ilmiy jamiyati (YSS) o'z mamlakatining kelajagi haqida o'ylaydigan 500 dan ortiq yosh olimlar, aspirantlar va magistrlarni birlashtirdi. Nanotexnologiya masalalarini batafsil o'rganish uchun 2004 yil fevral oyida Xalqaro ilmiy tadqiqot instituti negizida ushbu sohadagi yuzlab ochiq dunyo manbalarini kuzatuvchi "Nanotechnology News Network (NNN)" analitik kompaniyasi tashkil etildi va hozirda qayta ishlanmoqda. xorijiy va Rossiya ommaviy axborot vositalaridan 4500 dan ortiq axborot xabarlari, maqolalar va press-relizlar hamda ekspertlar sharhlari. www.mno.ru va www.nanonewsnet.ru veb-saytlari yaratildi, ularni Rossiya va MDH davlatlarining 170 mingdan ortiq fuqarolari ko'rdi.
YOSHLAR LOYIHALARI TANLOV
2004 yil aprel oyida "Nanoindustry" konserni bilan birgalikda Uniastrum Bank ko'magida mahalliy molekulyar nanotexnologiyalarni yaratish bo'yicha birinchi Butunrossiya yoshlar loyihalari tanlovi muvaffaqiyatli o'tkazildi, bu rus olimlarining katta qiziqishini uyg'otdi.
Tanlov g‘oliblari ajoyib ishlanmalarni taqdim etdilar: birinchi o‘rin Rossiya kimyo-texnologiya universitetining yosh olimlar jamoasiga berildi. D.I.Mendeleyev kimyo fanlari nomzodi Galina Popova boshchiligida optik nanosensorlar, molekulyar elektronika va biomeditsina uchun biomimetik (biomimetika - tabiatda mavjud tuzilmalarga taqlid) materiallar yaratdi. Ikkinchi o‘rinni Toshkent davlat pedagogika universiteti magistranti egalladi. Kasal to'qimalarga dori vositalarini maqsadli yetkazib berish tizimini ishlab chiqqan Nizomiy Marina Fomina, uchinchisi - Tomsklik maktab o'quvchisi Aleksey Xasanov, noyob xususiyatlarga ega nanokeramik materiallarni yaratish texnologiyasi muallifi. G‘oliblarga qimmatbaho sovg‘alar topshirildi.
Bank ko‘magida “Hamma uchun nanotexnologiyalar” ilmiy-ommabop o‘quv qo‘llanmasi ishlab chiqilib, nashrga tayyorlanmoqda va u yetakchi olimlarning yuksak bahosiga sazovor bo‘ldi.
Bir yil ichida nanotexnologiyalar sohasida yetakchi tahliliy agentlikka aylangan NNN kompaniyasi 2004 yil dekabr oyida Yoshlar loyihalarining Ikkinchi Butunrossiya tanlovi boshlanganini e'lon qildi, uning bosh homiysi yana Uniastrum Bank bo'ldi. birinchi tanlov natijalari. Bundan tashqari, bu safar uzluksiz quvvat manbalarini ishlab chiqaruvchi xalqaro Powercom kompaniyasi ham homiy bo'ldi. Tanlovga tayyorgarlik ko‘rish va uni yoritishda “Fan va hayot” jurnali faol ishtirok etmoqda.
Tanlovdan ko‘zlangan maqsad – iqtidorli yoshlarni nanotexnologiyalar rivojiga xorijda emas, balki o‘z mamlakatida jalb etishdir.
Tanlov g‘olibi “UMKA” nanotexnologiya laboratoriyasiga ega bo‘ladi. Ikkinchi va uchinchi o‘rin egalari zamonaviy noutbuklar bilan taqdirlanadi; Eng yaxshi ishtirokchilar “Fan va hayot” jurnaliga bepul obunaga ega bo‘ladilar. Sovrinlarga nanozarrachalar asosidagi transport vositalarini taʼmirlash va tiklash toʻplamlari, “Universum” jurnaliga obuna va “Nanotexnologiyalar olami” oylik kompakt disklari kiradi.
Loyihalarning yo‘nalishi nihoyatda xilma-xil: avtomobilsozlik va aviatsiya sanoati uchun istiqbolli nanomateriallardan tortib implantlar va neyrotexnologik interfeyslargacha. Tanlovning batafsil materiallari www.nanonewsnet.ru saytida.
2004 yil dekabr oyida Fryazino shahrida (Moskva viloyati) nanotexnologiyalarni sanoatda qo'llashga bag'ishlangan birinchi konferentsiya bo'lib o'tdi, unda olimlar ishlab chiqarishga joriy etishga tayyor bo'lgan o'nlab ishlanmalarni taqdim etdilar. Ular orasida nanotubalar asosidagi yangi materiallar, o‘ta kuchli qoplamalar, ishqalanishga qarshi birikmalar, egiluvchan elektronika uchun o‘tkazuvchan polimerlar, yuqori sig‘imli kondensatorlar va boshqalar bor.
Rossiyada nanotexnologiya jadal rivojlanmoqda. Biroq, agar tadqiqot davlat yoki keng qamrovli federal dastur tomonidan muvofiqlashtirilmasa, hech narsa yaxshi tomonga o'zgarmaydi. Bo‘lajak nanotexnologlar uchun darslik allaqachon chop etilgan.
