Tehnoloogiaprojekt nanotehnoloogia teemal. Füüsika alane teabeprojekt teemal "nanotehnoloogia

Markin Kirill Petrovitš

Teaduse ja tehnoloogia valdkond, mida nimetatakse nanotehnoloogiaks, on suhteliselt uus. Selle teaduse väljavaated on suurejoonelised. Just osake "nano" tähendab ühte miljardindikku väärtusest. Näiteks nanomeeter on üks miljardik meetrist. Need mõõtmed on sarnased molekulide ja aatomite omadega. Nanotehnoloogiate täpne määratlus on järgmine: nanotehnoloogiad on tehnoloogiad, mis manipuleerivad ainet aatomite ja molekulide tasemel (sellepärast nimetatakse nanotehnoloogiaid ka molekulaartehnoloogiaks). Nanotehnoloogia arengu tõukejõuks sai Richard Feynmani loeng, milles ta tõestab teaduslikult, et füüsika seisukohalt pole takistusi asjade loomisel otse aatomitest. Aatomite tõhusa manipuleerimise vahendi tähistamiseks võeti kasutusele monteerija kontseptsioon - molekulaarne nanomasin, mis suudab luua mis tahes molekulaarstruktuuri. Loodusliku komplekteerija näide on ribosoom, mis sünteesib elusorganismides valke. Ilmselgelt ei ole nanotehnoloogia lihtsalt eraldiseisev osa teadmistest, see on laiaulatuslik ja laiaulatuslik fundamentaalteadustega seotud uurimisvaldkond. Võib öelda, et peaaegu iga õppeaine, mida koolis õpitakse, on ühel või teisel viisil seotud tulevikutehnoloogiatega. Kõige ilmsem on "nano" seos füüsika, keemia ja bioloogiaga. Ilmselt saavad just need teadused seoses läheneva nanotehnilise revolutsiooniga suurima tõuke arenguks.

Lae alla:

Eelvaade:

Valla eelarveühing haridusasutus

„Keskkool nr 2 nimega. A.A. Arakantsev Semikarakorsk

Sissejuhatus……………………………………………………………………..
1. Nanotehnoloogiad tänapäeva maailmas…………………………………
1.1 Nanotehnoloogia tekkimise ajalugu………………………………
1.2 Nanotehnoloogiad erinevates inimtegevuse valdkondades….
1.2.1 Nanotehnoloogiad kosmoses……………………………………………
1.2.2 Nanotehnoloogiad meditsiinis……………………………………….
1.2.3 Nanotehnoloogiad toiduainetööstuses……………………
1.2.4 Nanotehnoloogiad sõjalistes küsimustes……………………………………..
Järeldus …………………………………………………………………..
Bibliograafia …………………………….................................................. ...

Sissejuhatus.

Praegu teavad vähesed, mis on nanotehnoloogia, kuigi selle teaduse taga on tulevik.

Eesmärk:

Õppige, mis on nanotehnoloogia;

Uurige selle teaduse rakendamist erinevates tööstusharudes;

Uurige, kas nanotehnoloogia võib olla inimestele ohtlik.

Juba täna saame nautida eeliseid ja uusi võimalusinanotehnoloogiad:

meditsiin, sealhulgas lennundus;
farmakoloogia;
geriaatria;
rahva tervise kaitsmine kasvava keskkonnakriisi ja inimtegevusest tingitud katastroofide kontekstis;
globaalsed arvutivõrgud ja uutel füüsilistel põhimõtetel põhinev infoside;
ülipika vahemaa sidesüsteemid;
auto-, traktori- ja lennuseadmed;
liiklusohutus;
infoturbesüsteemid;
megalinnade keskkonnaprobleemide lahendamine;
põllumajandus;
joogiveevarustuse ja reoveekäitluse probleemide lahendamine;
põhimõtteliselt uued navigatsioonisüsteemid;
looduslike mineraalsete ja süsivesinike toorainete uuendamine.

Otsustasime keskenduda nanotehnoloogia rakendamisele meditsiinis, toiduainetööstuses, sõjanduses ja kosmoses, kuna need valdkonnad äratasid meie huvi.

1. Nanotehnoloogia tänapäeva maailmas.

1.1 Nanotehnoloogia tekkimise ajalugu.

Teadus "Nanotehnoloogiad mina" tekkis arvutiteaduse revolutsiooniliste muutuste tõttu!

1947. aastal leiutati transistor, misjärel algas pooljuhttehnoloogia hiilgeaeg, mil loodavate räniseadmete mõõtmed kahanesid pidevalt.Mõiste "nanotehnoloogia"1974. aastal tegi jaapanlane Noryo Taniguchi ettepaneku kirjeldada uute objektide ja materjalide ehitamise protsessi üksikute aatomitega manipuleerimise teel. Nimi pärineb sõnast "nanomeeter" - üks miljardik meetrit (10-9 m).

Kaasaegses kõlas on nanotehnoloogia tehnoloogia supermikroskoopiliste struktuuride valmistamiseks väikseimad osakesed aine, ühendades kõik tehnilised protsessid, mis on otseselt seotud aatomite ja molekulidega.

Kaasaegsel nanotehnoloogial on üsna sügav ajalooline jälg. Arheoloogilised leiud annavad tunnistust kolloidsete preparaatide olemasolust antiikmaailmas, näiteks "Hiina tint" Iidne Egiptus. Kuulus Damaskuse teras valmistati nanotorude olemasolu tõttu selles.

Nanotehnoloogia idee isaks võib tinglikult pidada Kreeka filosoofi Demokritust umbes 400 eKr. ajastul kasutas ta mateeria väikseima osakese kirjeldamiseks esmakordselt sõna "aatom", mis kreeka keeles tähendab "purustamatu".

Siin on arengutee näide:

1905 Šveitsi füüsik Albert Einstein avaldas artikli, milles ta tõestas, et suhkrumolekuli suurus on ligikaudu 1 nanomeeter.
1931. aasta Saksa füüsikud Max Knoll ja Ernst Ruska lõid elektronmikroskoobi, mis võimaldas esmakordselt uurida nanoobjekte.
1934. aasta Ameerika teoreetiline füüsik, Nobeli preemia laureaat Eugene Wigner põhjendas teoreetiliselt võimalust luua ülipeen metall, millel on üsna väike arv juhtivuselektrone.
1951. aastal John von Neumann tõi eraldi välja isekopeerivate masinate põhimõtted, üldiselt kinnitasid teadlased nende võimalust.
1953. aastal kirjeldasid Watson ja Crick DNA struktuuri, mis näitas, kuidas elusolendid edastavad juhiseid, mis nende ehitust juhivad.
1959. aastal Ameerika füüsik Richard Feynman avaldas esimesena artikli, milles hinnati miniaturiseerimise väljavaateid. Nobeli preemia laureaat R. Feynman kirjutas fraasi, mida praegu tajutakse ettekuulutusena: "Nii palju kui mina näen, ei keela füüsika põhimõtted üksikute aatomitega manipuleerimist." See mõte kõlas siis, kui postindustriaalse ajastu algust veel ei tunnustatud; neil aastatel polnud integraallülitusi, mikroprotsessoreid ega personaalarvuteid.
1974. aastal Jaapani füüsik Norio Taniguchi võttis kasutusele termini "nanotehnoloogia", mis viitab mehhanismidele, mille suurus on väiksem kui üks mikron. Kreeka sõna "nanos" tähendab umbes "vana mees".
1981. aasta Gleiter juhtis esmalt tähelepanu võimalusele luua ainulaadsete omadustega materjale, mille struktuuri esindavad nanoskaala kristalliidid.

27. märtsil 1981 tsiteerisid CBS-i raadiouudised NASA teadlast, kes ütles, et insenerid suudavad kahekümne aasta jooksul ehitada isepaljunevaid roboteid, mida kasutatakse kosmoses või Maal. Need masinad ehitaksid endast koopiaid ja koopiaid saaks juhendada kasulike toodete loomiseks.
1982 G. Bining ja G. Rohrer loovad esimese skaneeriva tunnelmikroskoobi.
1985. aastal Ameerika füüsikud Robert Curl, Harold Kroto ja Richard Smaley lõid tehnoloogia, mis võimaldab täpselt mõõta ühe nanomeetrise läbimõõduga objekte.
1986. aastal Nanotehnoloogia on saanud laiemale avalikkusele tuntuks. Ameerika teadlane Eric Drexler avaldas raamatu Engines of Creation: The Coming of the Era of Nanotechnology, milles ta ennustas, et nanotehnoloogia hakkab peagi aktiivselt arenema.
1991, Houston (USA), Rice'i ülikooli keemiaosakond. Dr R. Smalley (Nobeli preemia laureaat 1996. aastal) kasutas oma laboris grafiidi vaakumis aurustamiseks laserit, mille gaasifaas koosnes üsna suurtest kraatritest: igaühes 60 süsinikuaatomit. 60 aatomist koosnev klaster on stabiilsem, kuna sellel on suurenenud vaba energia. See klaster on jalgpallipalliga sarnane struktuurne moodustis ja tegi ettepaneku nimetada seda molekuli fullereeniks.
1991. aastal avastas Jaapanis asuva NEC labori töötaja Sumio Ijima esmakordselt süsinik-nanotorud, mida olid varem paar kuud varem ennustanud vene füüsik L. Chernozatonsky ja ameeriklane J. Mintmir.
1995. aasta L.Ya nimelises füüsika ja keemia uurimisinstituudis. Karpov töötas välja kile nanokomposiidil põhineva anduri, mis tuvastab atmosfääris erinevaid aineid (ammoniaak, alkohol, veeaur).
1997. aastal Richard E. Smalley, 1996. aasta Nobeli keemiapreemia laureaat, keemia- ja füüsikaprofessor, ennustas aatomite kogunemist 2000. aastaks ja esimeste kaubanduslike nanotoodete ilmumist selleks ajaks. See ennustus täitus ennustatud aja jooksul.
1998 katseliselt kinnitati nanotorude elektriliste omaduste sõltuvused geomeetrilistest parameetritest.
1998 Hollandi füüsik Seez Dekker lõi nanotehnoloogial põhineva transistori.
1998 Nanotehnoloogia arengutempo hakkas järsult kasvama. Jaapan on määratlenud nanotehnoloogia 21. sajandi tõenäolise tehnoloogiakategooriana.
1999. aasta Ameerika füüsikud James Tour ja Mark Reed tegid kindlaks, et üksainus molekul on võimeline käituma samamoodi nagu molekulaarahelad.
aasta 2000. Hewlett-Packardi uurimisrühm on loonud lülitimolekuli ehk minimkrodioodi, kasutades uusimaid nanotehnoloogilisi isekoostumismeetodeid.

aasta 2000. Hübriidnanoelektroonika ajastu algus.
2002 S. Dekker kombineeris nanotoru DNA-ga, saades ühe nanomehhanismi.
2003. aasta Jaapani teadlased on esimesed maailmas loonud tahkisseadme, mis rakendab ühte kahest põhielemendist, mis on vajalikud kvantarvuti loomiseks. 2004. Esitleti "maailma esimest" kvantarvutit

7. septembril 2006 kiitis Vene Föderatsiooni valitsus heaks föderaalse kontseptsiooni sihtprogramm nanotehnoloogiate arendamine aastateks 2007–2010.

Sellel viisil Ajalooliselt kujunenud, tänapäevani välja kujunenud nanotehnoloogia, mis on vallutanud sotsiaalse teadvuse teoreetilise välja, tungib jätkuvalt oma igapäevasesse kihti.

Nanotehnoloogiat ei tohiks aga taandada ainult kohalikuks revolutsiooniliseks läbimurdeks neis valdkondades (elektroonika, infotehnoloogia). Nanotehnoloogias on juba saavutatud mitmeid erakordselt olulisi tulemusi, mis lubavad loota märkimisväärsele edasiminekule paljude teiste teaduse ja tehnoloogia valdkondade (meditsiin ja bioloogia, keemia, ökoloogia, energeetika, mehaanika jne) arengus. Näiteks üleminekul nanomeetri vahemikule (st objektidele, mille iseloomulik pikkus on umbes 10 nm) muutuvad paljud ainete ja materjalide olulisemad omadused oluliselt. Räägime sellistest olulistest omadustest nagu elektrijuhtivus, optiline murdumisnäitaja, magnetilised omadused, tugevus, kuumakindlus jne. Materjalide põhjal Koos uusi tüüpe luuakse juba uute omadustega päikesepaneelid, energiamuundurid, keskkonnasõbralikud tooted jne.Võimalik, et nanotehnoloogia kasutuselevõtu kõige olulisem tagajärg on odavate, energiasäästlike ja keskkonnasõbralike materjalide tootmine.Juba on loodud ülitundlikud bioloogilised andurid (sensorid) ja muud seadmed, mis võimaldavad rääkida uue nanobiotehnoloogia teaduse tekkest ja millel on suured väljavaated praktiliseks rakendamiseks. Nanotehnoloogia pakub uusi võimalusi materjalide mikrotöötluseks ja selle põhjal uute tootmisprotsesside ja uute toodete loomiseks, millel peaks olema revolutsiooniline mõju tulevaste põlvkondade majandus- ja ühiskonnaelule.

1.2. Nanotehnoloogiad inimelu erinevates valdkondades

Nanotehnoloogia tungimist inimtegevuse sfääridesse võib kujutada nanotehnoloogia puuna. Rakendus esitatakse puuna, kus oksad esindavad peamisi rakendusi ja suuremate okste oksad, mis tähistavad põhirakenduste eristamist teatud ajahetkel.

Täna (2000 - 2010) on järgmine pilt:

bioloogiateadused hõlmavad geenimärgistamise tehnoloogia, implantaatide pindade, antimikroobsete pindade, sihtotstarbeliste ravimite, koetehnoloogia, onkoloogilise ravi arendamist.
lihtsad kiud viitavad paberitehnoloogia, odavate ehitusmaterjalide, kergete plaatide, autoosade ja vastupidavate materjalide arendamisele.
nanoklipid hõlmavad uute kangaste, klaaskatete, "tarkade" liivade, paberi, süsinikkiudude tootmist.
korrosioonikaitse vase, alumiiniumi, magneesiumi, terase nanolisandite abil.
Katalüsaatoreid saab kasutada põllumajanduses, desodoreerimises ja toiduainete tootmises.
Kergesti puhastatavaid materjale kasutatakse igapäevaelus, arhitektuuris, piima- ja toiduainetööstuses, transporditööstuses ja kanalisatsioonis. See on isepuhastuvate klaaside, haiglaseadmete ja tööriistade, hallitusevastase katte, kergesti puhastatava keraamika tootmine.
Biokatteid kasutatakse spordivahendites ja laagrites.
Optika kui nanotehnoloogia rakendusvaldkond hõlmab selliseid valdkondi nagu elektrokroomika, optiliste läätsede tootmine. Need on uus fotokroomne optika, kergesti puhastatav optika ja kaetud optika.
Nanotehnoloogia valdkonna keraamika võimaldab saada elektroluminestsentsi ja fotoluminestsentsi, trükipastasid, pigmente, nanopulbreid, mikroosakesi, membraane.
Arvutitehnoloogia ja elektroonika nanotehnoloogia rakendusvaldkonnana arendavad elektroonikat, nanosensoreid, majapidamises kasutatavaid (sisseehitatud) mikroarvuteid, visualiseerimisvahendeid ja energiamuundureid. Lisaks on see globaalsete võrkude, traadita side, kvant- ja DNA-arvutite arendamine.
Nanomeditsiin kui nanotehnoloogia rakendussfäär on proteeside nanomaterjalid, "nutikad" proteesid, nanokapslid, diagnostilised nanoproobid, implantaadid, DNA rekonstrueerijad ja analüsaatorid, "targad" ja täppisinstrumendid, suunatavad ravimid.
Kosmos kui nanotehnoloogia rakendussfäär avab mehhaaniliste elektrimuundurite väljavaate päikeseenergia, nanomaterjalid kosmoserakendusteks.
Ökoloogia kui nanotehnoloogia rakendusvaldkond on osoonikihi taastamine, ilmastikukontroll.

1.2.1 Nanotehnoloogia kosmoses

Kosmoses möllab revolutsioon. Hakati looma kuni 20 kilogrammi kaaluvaid satelliite ja nanoseadmeid.

Loodud on mikrosatelliitide süsteem, mis on selle hävitamise katsete suhtes vähem haavatav. Üks asi on alla tulistada mitusada kilogrammi või isegi tonni kaaluvat kolossi orbiidil, pannes kohe tegevusest välja kogu kosmoseside või luure, ja teine asi, kui orbiidil on terve parv mikrosatelliite. Neist ühe rike sel juhul ei häiri süsteemi kui terviku tööd. Sellest lähtuvalt saab vähendada iga satelliidi töökindluse nõudeid.

Noored teadlased usuvad, et satelliitide mikrominiaturiseerimise põhiprobleemide hulka tuleks muu hulgas seostada uute tehnoloogiate loomine optika, sidesüsteemide, suure hulga teabe edastamise, vastuvõtmise ja töötlemise meetodite valdkonnas. Jutt käib nanotehnoloogiatest ja nanomaterjalidest, mis võimaldavad kahe suurusjärgu võrra vähendada kosmosesse saadetavate seadmete massi ja mõõtmeid. Näiteks nanonikli tugevus on 6 korda suurem kui tavalisel niklil, mis võimaldab raketimootorites kasutamisel vähendada düüsi massi 20-30%.Kosmosetehnoloogia massi vähendamine lahendab palju probleeme: pikendab kosmoselaeva viibimist kosmoses, võimaldab lennata kaugemale ja kaasas kanda rohkem uurimistööks vajalikku tehnikat. Samal ajal lahendatakse energiavarustuse probleem. Peagi hakatakse miniatuursete seadmetega uurima paljusid nähtusi, näiteks päikesekiirte mõju protsessidele Maal ja Maa-lähedases kosmoses.

Tänapäeval ei ole ruum eksootiline ja selle uurimine pole ainult prestiiži küsimus. Esiteks on see meie riigi riikliku julgeoleku ja rahvusliku konkurentsivõime küsimus. Just superkomplekssete nanosüsteemide arendamine võib saada riigi riiklikuks eeliseks. Nagu nanotehnoloogia, annavad nanomaterjalid meile võimaluse rääkida tõsiselt mehitatud lendudest erinevatele planeetidele. Päikesesüsteem. Just nanomaterjalide ja nanomehhanismide kasutamine võib muuta reaalsuseks mehitatud lennud Marsile ja Kuu pinna uurimise.Teine äärmiselt nõutud suund mikrosatelliitide arendamisel on Maa kaugseire (ERS) loomine. Teabetarbijate jaoks hakkas tekkima turg, mille satelliidipiltide eraldusvõime oli radaripiirkonnas 1 m ja optilises vahemikus alla 1 m (kõigepealt kasutatakse selliseid andmeid kartograafias).

1.2.2 Nanotehnoloogia meditsiinis

Hiljutised edusammud nanotehnoloogia vallas võivad teadlaste sõnul olla vähivastases võitluses väga kasulikud. Vähivastane ravim on välja töötatud otse sihtmärgile – mõjutatud rakkudele pahaloomuline kasvaja. Uus süsteem, mis põhineb bioräni materjalil. Nanosilikoon on poorse struktuuriga (läbimõõduga kümme aatomit), millesse on mugav sisestada ravimeid, valke ja radionukliide. Jõudnud eesmärgini, hakkab bioräni lagunema ja tema poolt tarnitud ravimid lähevad tööle. Veelgi enam, arendajate sõnul võimaldab uus süsteem teil ravimi annust reguleerida.

Bioloogilise nanotehnoloogia keskuse töötajad on viimastel aastatel tegelenud mikrosensorite loomisega, mida kasutatakse vähirakkude tuvastamiseks kehas ja võitluses selle kohutava haigusega.

Vähirakkude äratundmise uus tehnika põhineb sünteetilistest polümeeridest, mida nimetatakse dendrimeerideks (kreeka keelest dendron - puu), väikeste sfääriliste reservuaaride implanteerimisel inimkehasse. Neid polümeere on sünteesitud viimasel kümnendil ja neil on põhimõtteliselt uus, mittetahke struktuur, mis meenutab koralli või puidu struktuuri. Selliseid polümeere nimetatakse hüperhargnenud või kaskaadideks. Neid, mille hargnemine on korrapärane, nimetatakse dendrimeerideks. Läbimõõduga ulatub iga selline kera ehk nanosensor vaid 5 nanomeetrini - 5 miljardiku meetrini, mis võimaldab paigutada miljardeid selliseid nanosensoreid väikesele ruumialale.

Kehasse sattudes tungivad need pisikesed andurid läbi lümfotsüütide, valgete vereliblede, mis tagavad organismi kaitsereaktsiooni infektsioonide ja muude patogeenide vastu. Kui lümfoidrakkude immuunvastus teatud haigusele või keskkonnaseisundile – näiteks külmetushaigusele või kiirgusele – muutub raku valgu struktuur. Iga nanosensor, mis on kaetud spetsiaalsete kemikaalidega, hakkab selliste muutustega särama.

Selle sära nägemiseks loovad teadlased spetsiaalse seadme, mis skaneerib võrkkesta. Sellise seadme laser peaks tuvastama lümfotsüütide kuma, kui need läbivad ükshaaval läbi silmapõhja kitsaste kapillaaride. Kui lümfotsüütides on piisavalt märgistatud andureid, oleks teadlaste sõnul vaja rakukahjustuste tuvastamiseks 15-sekundilist skaneerimist.

Siin on oodata nanotehnoloogia suurimat mõju, kuna see mõjutab ühiskonna olemasolu alust - inimest. Nanotehnoloogia jõuab füüsilise maailma sellisele dimensioonilisele tasemele, kus vahetegemine elava ja elutu vahel muutub ebakindlaks – need on molekulaarmasinad. Isegi viirust võib osaliselt pidada elavaks süsteemiks, kuna see sisaldab teavet selle ehituse kohta. Kuid ribosoom, kuigi see koosneb samadest aatomitest kui kogu orgaaniline aine, ei sisalda sellist teavet ja seetõttu on see ainult orgaaniline molekulaarmasin. Nanotehnoloogia oma väljatöötatud kujul hõlmab nanorobotite, anorgaanilise aatomi koostisega molekulaarmasinate ehitamist, need masinad suudavad luua oma koopiaid, omades teavet sellise konstruktsiooni kohta. Seetõttu hakkab piir elava ja elutu vahel hägustuma. Praeguseks on loodud vaid üks primitiivne kõndiv DNA robot.

Nanomeditsiini esindavad järgmised võimalused:

1. Laborid kiibil, sihipärane ravimite kohaletoimetamine organismi.

2. DNA - kiibid (üksikute ravimite loomine).

3. Kunstlikud ensüümid ja antikehad.

4. Tehisorganid, tehislikud funktsionaalsed polümeerid (orgaaniliste kudede asendajad). See suund on tihedalt seotud kunstliku elu ideega ja viib tulevikus tehisteadvusega robotite loomiseni, mis on võimelised molekulaarsel tasandil ise paranema. See on tingitud elu mõiste laienemisest orgaanilisest kaugemale

5. Nanorobotid-kirurgid (biomehhanismid, mis viivad läbi muudatusi ja vajasid meditsiinilisi toiminguid, vähirakkude äratundmist ja hävitamist). See on nanotehnoloogia kõige radikaalsem rakendus meditsiinis, mis on molekulaarsete nanorobotite loomine, mis suudavad hävitada nakkusi ja vähkkasvajaid, parandada kahjustatud DNA-d, kudesid ja elundeid, dubleerida kogu keha elu toetavaid süsteeme, muuta keha omadusi.

Arvestades üksikut aatomit kui tellist või "detaili", otsivad nanotehnoloogiad praktilisi viise, kuidas nendest detailidest soovitud omadustega materjale konstrueerida. Paljud ettevõtted juba teavad, kuidas aatomeid ja molekule teatud struktuurideks kokku panna.

Tulevikus pannakse kõik molekulid kokku nagu lastedisainer. Selleks on plaanis kasutada nanoroboteid (nanoboteid). Tegelikult saab ehitada mis tahes keemiliselt stabiilse struktuuri, mida saab kirjeldada.. Kuna nanobotit saab programmeerida ehitama mis tahes struktuuri, eriti ehitama teist nanobotit, on need väga odavad. Suurtes rühmades töötades suudavad nanobotid luua mis tahes madala hinnaga ja suure täpsusega objekte. Meditsiinis seisneb nanotehnoloogiate kasutamise probleem vajaduses muuta raku struktuuri molekulaarsel tasemel, s.t. teha nanobotite abil "molekulaarkirurgia". Eeldatakse molekulaarsete robotarstide loomist, mis suudavad "elada" inimkeha sees, kõrvaldades kõik tekkivad kahjustused või ennetades nende tekkimist.Üksikute aatomite ja molekulidega manipuleerides saavad nanobotid rakke parandada. Robotiarstide loomise ennustatav aeg on 21. sajandi esimene pool.

Vaatamata asjade praegusele seisule on nanotehnoloogiad vananemisprobleemi kardinaalse lahendusena enam kui paljulubavad.

Selle põhjuseks on asjaolu, et nanotehnoloogial on suur potentsiaal kaubanduslikuks kasutamiseks paljudes tööstusharudes ja seetõttu tegelevad sellesuunalised uuringud lisaks tõsisele valitsuse rahastamisele ka paljudes suurkorporatsioonides.

On täiesti võimalik, et pärast täiustamist "igavese nooruse" tagamiseks pole nanoboteid enam vaja või toodab neid rakk ise.

Nende eesmärkide saavutamiseks peab inimkond lahendama kolm põhiküsimust:

1. Kavandage ja ehitage molekulaarroboteid, mis suudavad parandada molekule.
2. Kavandage ja looge nanoarvuteid, mis hakkavad nanomasinaid juhtima.
3. Loo Täielik kirjeldus kõigist inimkeha molekulidest ehk teisisõnu luua inimkeha kaart aatomitasandil.

Nanotehnoloogia peamiseks raskuseks on esimese nanoboti loomise probleem. Paljutõotavaid suundi on mitu.

Üks neist on skaneeriva tunnelmikroskoobi või aatomjõumikroskoobi täiustamine ning asenditäpsuse ja haardejõu saavutamine.
Läbi viib veel üks tee esimese nanoboti loomiseni keemiline süntees. Võib-olla kavandades ja sünteesides geniaalseid keemilisi komponente, mis suudaksid lahuses ise kokku panna.
Ja veel üks viis viib läbi biokeemia. Ribosoomid (raku sees) on spetsiaalsed nanobotid ja me saame neid kasutada mitmekülgsemate robotite loomiseks.

Need nanobotid suudavad aeglustada vananemisprotsessi, ravida üksikuid rakke ja suhelda üksikute neuronitega.

Uurimistööd on alanud suhteliselt hiljuti, kuid selle valdkonna avastuste tempo on äärmiselt kõrge, paljud usuvad, et see on meditsiini tulevik.

1.2.3 Nanotehnoloogia toiduainetööstuses

Nanofood (nanofood) on uus, ebaselge ja inetu termin. Toit nanoinimestele? Väga väikesed portsjonid? Nanotehastes valmistatud toit? Muidugi mitte. Kuid ikkagi on see toiduainetööstuses uudishimulik trend. Selgub, et nanosöömine on terve hulk teaduslikke ideid, mis on juba elluviimise ja tööstuses rakendamise teel. Esiteks võib nanotehnoloogia pakkuda köögikombaini ainulaadsed võimalused toodete kvaliteedi ja ohutuse täielikuks reaalajas jälgimiseks otse tootmisprotsessis. Jutt on diagnostikamasinatest, mis kasutavad erinevaid nanosensoreid ehk nn kvantpunkte, mis suudavad kiiresti ja usaldusväärselt tuvastada toodetes kõige väiksemaid keemilisi saasteaineid või ohtlikke bioloogilisi mõjureid. Ja toiduainete tootmine, selle transport ja ladustamismeetodid võivad saada oma osa kasulikest uuendustest nanotehnoloogiatööstusest. Teadlaste sõnul ilmuvad esimesed sedalaadi masstoodanguna toodetud masinad massiliselt toiduainete tootmine järgmise nelja aasta jooksul. Kuid päevakorral on ka radikaalsemad ideed. Kas olete valmis neelama nanoosakesi, mida te ei näe? Aga mis siis, kui nanoosakesi kasutatakse sihipäraselt kasulike ainete ja ravimite viimiseks täpselt valitud kehaosadesse? Mis siis, kui selliseid nanokapsleid saab toiduainetesse viia? Seni pole nanotoitu keegi kasutanud, kuid eelarendused juba käivad. Eksperdid ütlevad, et söödavaid nanoosakesi saab valmistada ränist, keraamikast või polümeeridest. Ja muidugi - orgaaniline aine. Ja kui bioloogilistele materjalidele struktuurilt ja koostiselt sarnaste nn "pehmete" osakeste ohutuse osas on kõik selge, siis anorgaanilistest ainetest koosnevad "kõvad" osakesed on kahe territooriumi ristumiskohas suur valge laik - nanotehnoloogia ja bioloogia. Teadlased ei oska siiani öelda, millistel radadel sellised osakesed kehas liiguvad ja kus nad selle tulemusena peatuvad. Seda tuleb veel näha. Kuid mõned eksperdid joonistavad juba futuristlikke pilte nanosööjate eelistest. Lisaks väärtusliku kohaletoimetamisele toitaineidõigetesse rakkudesse. Idee on järgmine: kõik ostavad sama jooki, kuid siis saab tarbija ise nanoosakesi kontrollida, et joogi maitse, värvus, aroom ja kontsentratsioon tema silme all muutuksid.

1.2.4 Nanotehnoloogia sõjaväes

Nanotehnoloogiate sõjaline kasutamine avab maailmas kvalitatiivselt uue taseme sõjalis-tehnilises domineerimises. Uute nanotehnoloogial põhinevate relvade loomise põhisuundi võib käsitleda:

1. Uute võimsate miniatuursete lõhkekehade loomine.

2. Makroseadmete hävitamine nanotasandilt.

3. Spionaaž ja valu mahasurumine neurotehnoloogiate abil.

4. Bioloogilised relvad ja nanoseadmed geneetiliseks juhtimiseks.

5. Nanovarustus sõduritele.

6. Kaitse keemia- ja bioloogiliste relvade eest.

7. Nanoseadmed sõjavarustuse juhtimissüsteemides.

8. Sõjavarustuse nanokatted.

Nanotehnoloogia võimaldab toota võimsaid lõhkeaineid. Lõhkekehade suurust saab vähendada kümme korda. Nanolõhkeainetega juhitavate rakettide rünnak tuumkütuse ümbertöötlemistehastele võib võtta riigilt füüsilise võime toota relvade kvaliteediga plutooniumi. Väikeste robotseadmete kasutuselevõtt elektroonikaseadmetesse võib häirida elektriahelate ja mehaanika tööd. Juhtimiskeskuste ja komandopunktide rikkeid ei saa ära hoida, kui nanoseadmed pole isoleeritud. Aatomitasandil materjalide lammutamiseks mõeldud robotitest saab võimas relv, mis muudab tolmuks tankide soomused, pillikastide betoonkonstruktsioonid, tuumareaktori korpused ja sõdurite kehad. Kuid see on ikkagi ainult väljavaade arenenud vorm nanotehnoloogia. Vahepeal tehakse uuringuid närvitehnoloogiate vallas, mille arendamise tulemusel tekivad sõjalised nanoseadmed, mis teostavad spionaaži ehk peatavad kontrolli inimkeha funktsioonide üle, kasutades ühendust abiga. nanoseadmete mõju närvisüsteemile. NASA laborid on juba loonud sisekõne pealtkuulamiseks kasutatavate seadmete näidised. Nanostruktuuride fotoonilised komponendid, mis on võimelised vastu võtma ja töötlema tohutul hulgal teavet, saavad kosmose jälgimise, maapealse seire ja spionaažisüsteemide aluseks. Ajju sisseehitatud nanoseadmete abil on võimalik saada "kunstlik" (tehniline) nägemine laiendatud tajuspektriga, võrreldes bioloogilise nägemisega. Arendatakse kehasse ja ajju implanteeritud sõduritele mõeldud valu summutamise süsteemi, neurokiipe.

Nanotehnoloogia järgmine rakendus sõjalises sfääris on geneetilise suunamise nanoseadmed. Geneetiliselt juhitavat nanoseadet saab programmeerida teatud hävitavate toimingute tegemiseks, olenevalt selle raku DNA geneetilisest struktuurist, milles see asub. Seadme aktiveerimise tingimusena seatakse konkreetse isiku geneetilise koodi ainulaadne jaotis või mall inimrühmaga seotud toimingute jaoks. Tavalise epideemia eristamine etnilisest puhastusest oleks praktiliselt võimatu ilma nanobotite tuvastamise vahenditeta. Nanoseadmed töötavad ainult teatud tüüpi inimeste vastu ja rangelt määratletud tingimustel. Kehasse sattunud nanoseade ei avaldu enne aktiveerimiskäsklust mingil moel. Nanotehnoloogia järgmine rakendus on sõdurite varustus ja varustus. Inimesest, vormiriietusest ja relvadest tehakse ettepanek teha omamoodi hübriid, mille elemendid on omavahel nii tihedalt seotud, et täisvarustuses tuleviku sõdurit võib nimetada omaette organismiks.

Nanotehnoloogia on andnud läbimurde soomus- ja soomusvestide valmistamisel.

Sõjatehnika peaks olema varustatud spetsiaalse "elektromehaanilise värviga", mis muudab värvi ja hoiab ära korrosiooni. Nanopaint suudab "pingutada" masina kere väikseid vigastusi ja koosneb suurest hulgast nanomehhanismidest, mis võimaldavad täita kõiki ülaltoodud funktsioone. Optiliste maatriksite süsteemi abil, millest saavad "värvis" eraldi nanomasinad, tahavad teadlased saavutada auto või lennuki nähtamatuse efekti.

Nanotehnoloogia toob kaasa muutusi sõjalises sfääris. Uus kvalitatiivselt muudetud ja kontrollimatu võidurelvastumine. Nanotehnoloogiat saab tõeliselt kontrollida ainult globaalses tsivilisatsioonis. Nanotehnoloogia võimaldab välisõja täielikku mehhaniseerimist, välistades moderniseeritud sõdurite kohaloleku.

Seega on peamine järeldus nanotehnoloogia relvade valdkonda tungimise tulemuse kohta väljavaade moodustada globaalne ühiskond, mis on võimeline nanotehnoloogiat ja võidurelvastumist kontrollima. Selle universalismi suundumuse määrab tehnogeense tsivilisatsiooni ratsionaalsus ning see väljendab selle huve ja väärtusi.

Järeldus

Olles selgeks teinud nanotehnoloogia mõiste, visandanud selle väljavaated ning peatunud võimalikel ohtudel ja ohtudel, tahaksin teha järelduse. Usun, et nanotehnoloogia on noor teadus, mille arendamise tulemused võivad meid ümbritsevat maailma tundmatuseni muuta. Ja millised need muutused on – kasulikud, elu võrreldamatult hõlbustavad või kahjulikud, inimkonda ohustavad – sõltub inimeste vastastikusest mõistmisest ja ratsionaalsusest. Ja vastastikune mõistmine ja mõistlikkus sõltuvad otseselt inimlikkuse tasemest, mis eeldab inimese vastutust oma tegude eest. Seetõttu on viimaste aastate olulisim vajadus enne vältimatut nanotehnoloogilist "buumi" filantroopiaalast haridust. Ainult mõistlikud ja inimlikud inimesed saavad muuta nanotehnoloogiad hüppelauaks Universumi ja nende koha mõistmisel selles universumis.

Bibliograafia

Delphi objektorienteeritud programmeerimise alused: Proc. toetus / V. V. Kuznetsov, I. V. Abdrašitova; Ed. T. B. Korneeva. - toim. 3., muudetud. ja täiendav - Tomsk, 2008. - 120 lk.
Kimmel P. Rakenduse loomine Delfis./P. Kimel - M: Williams, 2003. - 114lk.
Kobayashi N. Sissejuhatus nanotehnoloogiasse / N. Kobayashi. - M.: Binom, 2005 - 134s
Chaplygin A. Nanotehnoloogiad elektroonikas / A. Chaplygin. - 2005 M.: tehnosfäär
http:// www.delphi.com
Eelvaade:
Esitluste eelvaate kasutamiseks looge endale konto ( konto) Google'i ja logige sisse:

Sissejuhatus
1.Nanotehnoloogia arengu ajalugu
2.Nanotehnoloogia meditsiinis
3. Voroneži piirkond nanouuringute esirinnas
3.1 Voroneži piirkonna ülikoolid ja nende arengud nanotehnoloogia vallas
3.2 Nanotehnoloogiatööstus Voroneži piirkonnas
3.3 Nanotooted massitarbijale
Järeldus
Kirjandus
"Seal all on palju ruumi"
- Richard Feynman

Sissejuhatus
Teaduse ja tehnoloogia valdkond nimega nanotehnoloogia ning ka vastav terminoloogia ilmus suhteliselt hiljuti. Kuid selle väljavaated on meie tsivilisatsiooni jaoks nii suurejoonelised, et nanotehnoloogia põhiideed on vaja laialdaselt levitada, eriti noorte seas.
Kui sõna "nanotehnoloogia" on suhteliselt uus, siis nanomeetri suurused seadmed ja struktuurid pole uued. Tegelikult on nad Maal eksisteerinud nii kaua, kui elu ise on eksisteerinud. Abalone mollusk kasvatab seest väga tugeva sillerdava kesta, kleepudes kokku tugevad kriidi nanoosakesed spetsiaalse valkude ja süsivesikute seguga. Väljastpoolt tekkivad praod ei saa nanostruktuuriga telliste tõttu kraanikausis levida. Kestad on loomulik tõend selle kohta, et nanoosakestest moodustunud struktuurid võivad olla palju tugevamad kui materjal, mis on mahult homogeenne.
Millal inimesed nanomõõtmelisi materjale esimest korda ära kasutama hakkasid, pole täpselt teada. On tõendeid, et neljandal sajandil pKr valmistasid Rooma klaasitootjad metallist nanoosakesi sisaldavat klaasi. Sellest ajastust pärit ese nimega Lycurgus Cup on Briti muuseumis. Kuningas Lycurguse surma kujutav kauss on valmistatud hõbeda ja kulla nanoosakesi sisaldavast sooda lubja baasil valmistatud klaasist. Kausi värvus muutub rohelisest tumepunaseks, kui sinna asetada valgusallikas. Keskaegsete templite vitraažakende tohutut kaunite värvide mitmekesisust seletatakse metalli nanoosakeste olemasoluga klaasis.
Nanotehnoloogiate kiire areng maailma tasandil räägib nende suurest tähtsusest tsivilisatsiooni arengus. Nanotehnoloogia muudab radikaalselt kõiki inimelu valdkondi. Nende põhjal saab luua kaupu ja tooteid, mille kasutamine toob kaasa revolutsiooni tervetes majandussektorites.
Nanotehnoloogiate arengu tähtsust on raske üle hinnata! See tähendab, et kõike nanotehnoloogiaga seonduvat tuleb juba praegu uurida kooli tasemel. Ja isegi kui gümnaasiumi füüsikaõppe algtase annab vaid 2 tundi nädalas ja iga huvitatud õpilane saab aru, et sellest ei piisa – huvi püstitatud probleemi vastu ei nõrgene.

1. Tänapäeval on nanotehnoloogia kontseptsioon kindlalt meie ellu sisenemas ja juba 1959. aastal ütles kuulus Ameerika teoreetiline füüsik Richard Feynman, et on olemas „hämmastav keeruline maailm väikevormid ja kunagi (näiteks aastal 2000) imestavad inimesed, et enne 1960. aastat ei võtnud keegi selle maailma uurimist tõsiselt.
Nanotehnoloogia vanaisaks võib pidada kreeka filosoofi Demokritost. 2400 aastat tagasi kasutas ta esimest korda sõna "aatom" aine väikseima osakese kirjeldamiseks.
1905 – Šveitsi füüsik Albert Einstein avaldas artikli, milles ta tõestas, et suhkrumolekuli suurus on ligikaudu 1 nanomeeter.
1931 – Saksa füüsikud Max Knoll ja Ernst Ruska lõid elektronmikroskoobi, mis võimaldas esmakordselt uurida nanoobjekte.
1959 – Ameerika füüsik Richard Feynman avaldas esmakordselt artikli, milles hinnati miniaturiseerimise väljavaateid. Nanotehnoloogia põhiprintsiipe kirjeldas tema legendaarne loeng “There's Plenty of Room at the Bottom”, mille ta pidas California Tehnoloogiainstituudis. Feynman on teaduslikult tõestanud, et füüsika põhiseaduste seisukohalt ei ole takistusi asjade loomisel otse aatomitest. Siis tundusid tema sõnad fantastilised ainult ühel põhjusel: veel polnud tehnoloogiat, mis võimaldaks opereerida üksikute aatomitega (st tuvastada aatom, võtta see ja panna see teise kohta). Selle valdkonna vastu huvi äratamiseks pakkus Feynman 1000 dollari suuruse preemia esimesele inimesele, kes kirjutas raamatust lehekülje nööpnõelapeale, mis muide sai teoks juba 1964. aastal.
1968 – Alfred Cho ja John Arthur, teadustöötajad Ameerika firma Bell, töötas välja pinna nanotöötluse teoreetilised alused.
1974 – Jaapani füüsik Norio Taniguchi tõi teaduskäibesse sõna "nanotehnoloogia", pakkudes välja, et alla 1 mikroni suuruseid mehhanisme tuleks nii nimetada.
1981 – Saksa füüsikud Gerd Binnig ja Heinrich Rohrer lõid skaneeriva tunnelmikroskoobi – seadme, mis võimaldab mõjutada ainet aatomitasandil. Neli aastat hiljem said nad Nobeli preemia.
1985 – Ameerika füüsikud Robert Curl, Harold Kroto ja Richard Smalley töötasid välja tehnoloogia, et mõõta täpselt ühe nanomeetrise läbimõõduga objekte.
1986 – Loodi aatomjõumikroskoop, mis erinevalt tunnelmikroskoobist võimaldab suhelda mis tahes materjalidega, mitte ainult juhtivatega.
1986 – Nanotehnoloogia sai laiemale avalikkusele tuntuks. Ameerika futurist Eric Drexler avaldas raamatu, milles ennustas, et nanotehnoloogia hakkab peagi kiiresti arenema.
1989 – IBMi töötaja Donald Aigler pani oma ettevõtte nime ksenooni aatomitega.
1998 – Hollandi füüsik Seez Dekker lõi nanotransistori.
2000 – USA administratsioon kuulutas välja riikliku nanotehnoloogia algatuse (National Nanotechnology Initiative). Seejärel eraldati USA föderaaleelarvest 500 miljonit dollarit 2002. aastal suurendati assigneeringute summat 604 miljoni dollarini. 2003. aastal taotles Initiative 710 miljonit dollarit ja 2004. aastal otsustas USA valitsus suurendada selle valdkonna teadusuuringute rahastamist, et 3,7 miljardit dollarit nelja aasta jooksul. Ülemaailmsed investeeringud nanotehnoloogiasse olid 2004. aastal ligikaudu 12 miljardit dollarit.
2004 – USA administratsioon toetas riikliku nanotehnoloogia algatuse osana riiklikku nanomeditsiini algatust.
Selline sündmuste kronoloogia ei saanud mind mitte huvitada ning selles aruandes püüdsin esitada mind huvitavaid fakte ja sündmusi ükskõikse koolipoisi vaatenurgast, kes mõistab, et tulevik on uute tehnoloogiate päralt.

2. Nanotehnoloogiate kiiret arengut põhjustavad ka ühiskonna vajadused tohutute infohulkade kiireks töötlemiseks.
Tänapäeval seostatakse nanotehnoloogia valdkonna edusamme nanomaterjalide arendamisega kosmose-, auto- ja elektroonikatööstuse jaoks.
Kuid järk-järgult mainitakse meditsiini üha sagedamini kui paljulubavat nanotehnoloogia rakendusvaldkonda. See on tingitud asjaolust, et moodne tehnoloogia võimaldab töötada ainega skaalal, mis kuni viimase ajani tundus fantastiline – mikromeeter ja isegi nanomeeter. Just need mõõtmed on iseloomulikud peamistele bioloogilistele struktuuridele - rakkudele, nende koostisosadele (organellidele) ja molekulidele.

Täna saame rääkida uue suuna – nanomeditsiini – tekkest. Esimest korda väljendas idee mikroskoopiliste seadmete (robotite-manipulaatorite) kasutamisest meditsiinis 1959. aastal R. Feynman. Manipulaatorid avavad kõige laiemad võimalused haigete keharakkude, sealhulgas inimese rakkude taaselustamiseks, mida mõned visionäärid teadlased juba peavad võimaluseks lõpuks surematus saavutada. Nanotehnoloogia edasiarenduseks on aga ka väga negatiivne võimalus: eelkõige juhul, kui manipulaatori juhtimine on valitud inimeste käes, on nende inimeste võim kõigi teiste üle piiramatu.
Tänaseks oleme Feynmani kirjeldatud mikrorobotist, milleks võimelised, veel üsna kaugel vereringe saada südamesse ja teha seal klapi operatsioon. Kuid viimastel aastatel on tema ettepanekud reaalsusele lähemale jõudnud. Nanotehnoloogia kaasaegsed rakendused meditsiinis võib jagada mitmeks rühmaks:
. Nanostruktureeritud materjalid, sh nanoreljeefiga pinnad, nanoaukudega membraanid;
. Nanoosakesed (sh fullereenid ja dendrimeerid);
. Mikro- ja nanokapslid;
. Nanotehnoloogilised andurid ja analüsaatorid;
. Skaneerivate sondimikroskoopide meditsiinilised rakendused;
. Nanotööriistad ja nanomanipulaatorid;
. Erineva autonoomiaastmega mikro- ja nanoseadmed.
Eredaim ja lihtsam näide nanotehnoloogia kasutamisest meditsiinis ja kosmeetikas on tavaline seebilahus, millel on pesev ja desinfitseeriv toime. Selles moodustuvad nanoosakesed, mitsellid on hajutatud Zola faasi (kolloidse lahuse) osakesed, mida ümbritseb dispergeeritud keskkonna molekulide või ioonide kiht. Seep on nanotehnoloogia ime, mis oli selline juba siis, kui keegi ei kahtlustanud nanoosakeste olemasolu. See nanomaterjal ei ole aga tervishoiu ja kosmetoloogia kaasaegsete nanotehnoloogiate arendamiseks peamine.

Nanotehnoloogia teine iidne rakendus kosmetoloogias oli tõsiasi, et Austraalia aborigeenide poolt erksate sõjavärvide pealekandmiseks kasutatud värvid, aga ka Vana-Kreeka kaunitaride juuksevärv, sisaldasid ka nanoosakesi, pakkudes väga kauakestvat värviefekti. Räägime nüüd nanotehnoloogia arengust.

Nanotehnoloogia arendamise esimeses etapis eelistati sondimikroskoopilisi seadmeid. Need seadmed on nagu nanotehnoloogi silmad ja käed. 21. sajandil jõuab nanotehnoloogia kõikidesse inimelu valdkondadesse. See on uus sõna teaduses, uued võimalused, uus kvaliteet ja elatustase. Nanotehnoloogiate kiire areng maailma tasandil on nende suur tähtsus tsivilisatsiooni arengus. Nanotehnoloogiad ja nanotehnoloogia on Venemaa ja välismaise teaduse arengus kõige lootustandvam suund. Nanomaterjalid on põhjustanud tõelise läbimurde paljudes tööstusharudes ja tungivad kõikidesse meie eluvaldkondadesse.
Nende alusel saab luua kaupu ja tooteid, mille kasutamine moderniseerib terveid majandussektoreid. Objektide hulgas, mida lähitulevikus näha saame, on nanosensorid keemia- ja biotehnoloogiatööstuse mürgiste jäätmete tuvastamiseks, ravimid, keemilised sõjavahendid, lõhkeained, patogeensed mikroorganismid, samuti nanoosakeste filtrid ja muud puhastusseadmed, mis on mõeldud eemaldamiseks. või neutraliseerida need.. Teine näide lähituleviku perspektiivsetest nanosüsteemidest on süsinik-nanotorust elektrilised magistraalkaablid, mis juhivad kõrgepingevoolu paremini kui vasktraadid ja kaaluvad samal ajal viis kuni kuus korda vähem.
Nanomaterjalid vähendavad oluliselt nende autode katalüüsmuundurite kulusid, mis puhastavad heitgaasi kahjulikest lisanditest, kuna neid saab kasutada nendes seadmetes kasutatava plaatina ja muude väärtuslike metallide tarbimise vähendamiseks 15-20 korda. On põhjust arvata, et nanomaterjalid leiavad lai rakendus nafta rafineerimistööstuses ja uusimad alad biotööstused nagu genoomika ja proteoomika.

Kaugemasse tulevikku vaadates võib eeldada, et nanotehnoloogiad võivad anda inimesele füüsilise surematuse tänu sellele, et nanomeditsiin suudab lõputult regenereerida surevaid rakke. Meditsiinist rääkides… See muutub äratundmatult. Esiteks saab nanoosakesi kasutada meditsiinis ravimi täpseks kohaletoimetamiseks ja keemiliste reaktsioonide kiiruse kontrollimiseks. Identifitseerimismärgistega nanokapslid suudavad toimetada ravimeid otse määratud rakkudesse ja mikroorganismidesse, jälgida ja kuvada patsiendi seisundit, jälgida ainevahetust ja palju muud. See võimaldab tõhusamalt võidelda vähi, viiruslike ja geneetiliste haigustega. Kujutage ette, et olete nakatunud grippi (ja te isegi ei tea, et olete selle veel saanud). Kunstlikult tugevdatud immuunsussüsteem reageerib koheselt, kümned tuhanded nanorobotid hakkavad (vastavalt oma sisemisele andmebaasile) gripiviirust ära tundma ja mõne minutiga pole teie veres ühtegi viirust! Või on teil varajane ateroskleroos, tehisrakud hakkavad teie veresooni puhastama mehaaniliste ja keemiliste vahenditega. Teiseks on võimalik luua nanorobot-arstid, kes suudavad “elada” inimkeha sees, kõrvaldades kõik tekkivad kahjustused või ennetades nende tekkimist. Molekulide järjekindel kontrollimine ja vajadusel “korrigeerimine” rakk raku haaval, organhaaval, nanomasinad taastavad iga patsiendi tervise ning hoiavad siis lihtsalt ära kõik haigused ja patoloogiad, sealhulgas geneetilised. Teoreetiliselt võimaldab see inimesel elada sadu, võib-olla tuhandeid aastaid. Kolmandaks on võimalik kiiresti analüüsida ja muuta geneetilist koodi, lihtsat aminohapete ja valkude disaini ning uut tüüpi ravimite, proteeside ja implantaatide loomist. Selles valdkonnas katsetavad mitmed teadlased juba erinevate nanomaterjalide ühilduvust eluskudede ja rakkudega.

Täna saame nanorobotidest ainult fantaseerida, kuid sellegipoolest on meil selles valdkonnas juba märkimisväärseid edusamme. Seega võivad teatud ainete nanoosakesed toimida "nanorobotitena". Näiteks hõbe. On kindlaks tehtud, et hõbeda nanoosakesed on tuhandeid kordi tõhusamad bakterite ja viiruste vastu võitlemisel kui hõbeda ioonid.
Nagu katse näitas, hävitasid nanoosakeste tühised kontsentratsioonid kõik teadaolevad mikroorganismid (sealhulgas AIDS-i viiruse) ilma neid tarbimata. Lisaks, erinevalt antibiootikumidest, mis tapavad mitte ainult kahjulikke viirusi, vaid ka nende poolt mõjutatud rakke, on nanoosakeste toime väga selektiivne: need toimivad ainult viirustele, samas kui rakk ei kahjusta! Fakt on see, et mikroorganismide kest koosneb spetsiaalsetest valkudest, mis nanoosakeste poolt kahjustatuna lakkavad bakterit hapnikuga varustamast. Õnnetu mikroorganism ei suuda enam oma "kütust" – glükoosi – oksüdeerida ja sureb, jäädes ilma energiaallikata. Ka viirused, millel pole üldse kesta, saavad nanoosakesega kokku puutudes oma. Kuid inimese ja looma rakkudel on rohkem "kõrgtehnoloogilisi" seinu ja nanoosakesed ei karda neid. Hetkel on käimas uuringud hõbeda nanoosakeste kasutamise võimaluste kohta ravimpreparaatides.

Näiteks firma Helios toodab hõbeda nanoosakestega hambapastat Witch Doctor, mis kaitseb tõhusalt erinevate infektsioonide eest. Samuti lisatakse mõnedele eliitkosmeetikasarja kreemidele väikeses kontsentratsioonis nanoosakesi, et vältida nende riknemist kasutamise ajal. Hõbeda nanoosakestest lisandeid kasutatakse allergiavastase säilitusainena kreemides, šampoonides, meigikosmeetikas jne. Kasutamisel täheldatakse ka põletikuvastast ja tervendavat toimet.
Nanoosakesed suudavad pärast paljudele kõvadele pindadele (klaas, puit, paber, keraamika, metallioksiidid jne) kandmist säilitada oma bakteritsiidsed omadused pikka aega. See võimaldab luua ülitõhusaid kauakestvaid desinfitseerivaid aerosoole koduseks kasutamiseks. Erinevalt valgendist ja muudest keemilistest desinfektsioonivahenditest on nanoosakeste baasil aerosoolid mittetoksilised ega kahjusta inimeste ega loomade tervist.

Ajakirja Scientific American andmetel ilmuvad lähiajal postmargi suurused meditsiiniseadmed. Piisab, kui panna need haavale. See seade teeb iseseisvalt vereanalüüsi, määrab, milliseid ravimeid kasutada, ja süstib need verre. Tuleb märkida, et kõrgtehnoloogiate esilekerkimine nende kõrge hinna tõttu on toonud tervishoius kaasa mitmeid uusi probleeme, sealhulgas moraalseid ja eetilisi probleeme, mis on seotud meditsiiniteenuste kättesaadavuse ja kättesaadavusega elanikkonnale. Vaatamata sellele, kui palju meditsiini teaduslik ja tehniline baas areneks, on patsiendi tervenemise peamisteks teguriteks alati olnud ja jäävad arsti erialane ettevalmistus, eetilised ja inimlikud omadused.

3. Venemaa teadlased on panustanud ja panustavad jätkuvalt nanotehnoloogia üldisesse arengusse. Üks Venemaa juhtivaid piirkondi nano-uuringute vallas on Voroneži piirkond. Tänapäeval on sellel nanotööstuse valdkonnas teatav potentsiaal - need on Voroneži piirkonna ülikoolide teadusarendused ning mitmed tööstusettevõtete uuenduslikud projektid ja tehnoloogilised arendused. Piirkonna valdkondlikud prioriteedid on koondunud energia- ja kütusetööstusele, instrumentide valmistamisele ja elektroonikatööstusele ning kosmosetööstusele.

3.1 Voroneži oblastis on kõrge tööstuspotentsiaal, kolmandikul Voroneži elanikest on kõrgharidus. Linna peetakse Kesk-Tšernozemi piirkonna intellektuaalseks keskuseks. Piirkonna juhtivad ülikoolid - Voroneži Riiklik Ülikool, Voroneži Riiklik Tehnikaülikool ja mitmed teised - viivad edukalt läbi nanomaterjalide ja nanoelektroonika valdkonna teadus- ja arendustegevust. Voroneži ettevõtetes on ka uuenduslikke projekte ja tehnoloogilisi arendusi, kus enim tähelepanu pööratakse perspektiivikatele töödele termoelektri ja vurritaoliste räni nanokristallide baasil põhineva elemendibaasi loomisel, aga ka muudel sellega seonduvatel teemadel. Seega tegeleb CJSC Voroneži tehnika- ja tehnoloogiakeskus koos Voroneži Riikliku Tehnikaülikooliga edukalt teadus- ja arendustegevusega ülitõhusa nanokomposiit päikesepatarei väljatöötamiseks. Sodružestvo tehnopark viib ellu projekti “Tehnoloogiliste seadmete väljatöötamine fullereeni sisaldava segu, nanokiudude ja nanotorude tootmiseks”. Nanotööstuse arenduskeskused on loomisel piirkonna kõrgtehnoloogiliste ettevõtete ja ülikoolide osalusel. Nende keskuste hulgast võime välja tuua: Fononi keskuse OJSC NPO RIF Corporationi baasil ja Industrial Nanotechnologies Cosmos-Oil-Gas LLC baasil.

Nanotehnoloogia valdkonna tööstusettevõtted pööravad enim tähelepanu arengutele järgmistes valdkondades: termoelekter, vurrulaadsetel räni nanokristallidel põhineva elemendibaasi väljatöötamine jne. Tekib väikesi innovaatilisi nanotehnoloogiate arendamisele spetsialiseerunud ettevõtteid.
VSU arenduste põhjal loodi LLC Corrosion Protection LLC, mis soodustab uus tehnoloogia tsingi nanostruktuuride katmine. Selles suunas töötab ka JSC "Rikon", kes on fullereene kasutades loonud põhimõtteliselt uued kondensaatorid.

ZAO Voroneži tehnika- ja tehnoloogiakeskus koos Voroneži Riikliku Tehnikaülikooliga tegeleb teadus- ja arendustegevusega ülitõhusa nanokomposiit päikesepatarei väljatöötamiseks. Sodružestvo tehnopark viib ellu projekti “Tehnoloogiliste seadmete väljatöötamine fullereeni sisaldava segu, nanokiudude ja nanotorude tootmiseks”.

Voroneži Riikliku Põllumajandusülikooli keemikud on leiutanud vastupidava majapidamisveefiltri, millel pole nende sõnul maailmas analooge. Filtri, mille loomisel töötasid VGAU ja ettevõtte "Akva" töötajad, alus põhineb nanotehnoloogiatel. Projektijuhi, tehnika- ja kaubateaduskonna keemialabori juhataja Ivan Gorelovi sõnul valmistatakse filtrimaterjali süntees ränidioksiidi, süsiniku ja hõbeda nanoosakestest. Need valmistatakse eelnevalt toorainena, seejärel kombineeritakse ranges vahekorras, kuivatatakse graanuliteks ja põletatakse temperatuuril 1000ºС ilma hapnikuta.

Teadlaste hinnangul seisneb uue filtri unikaalsus lisaks nanoosakeste kasutamisele ka selles, et see eemaldab inimese tekitatud lisandid – eelkõige rauaühendid, naftasaadused, aga ka raskmetallide ioonid (plii, elavhõbe, tsink). , kaadmium, vask). Vee looduslik mineraalne koostis jääb muutumatuks.
Meie disainiga filtriga kaasas olev nanokomposiit on universaalsete omadustega. Kuivas olekus on see võimeline absorbeerima benseeni, tolueeni, heksaani, atsetooni aurud ja ka suitsu. Seetõttu saab seda kasutada näiteks päästetöötajate kaitseks ning värvi- ja lakitööstuse töötajate kaitseks mõeldud hädakaitseseadmetes.
Euroopa ja Aasia kliendid on filtrite vastu juba huvi tundnud. Tööstusliin nende tootmiseks VGAU baasil võetakse kasutusele 2013. aasta alguses. Nanotööstuse arenduskeskused on loomisel piirkonna kõrgtehnoloogiliste ettevõtete ja ülikoolide osalusel.

3.2 Praegu tegutseb piirkonnas 14 nanotehnoloogiatööstuses tegutsevat ettevõtet ja organisatsiooni: Voronezhsintezkauchuk OJSC, NPO RIF Corporation OJSC, VZPP-S OJSC, KBKhA OJSC, Sozvezdie Concern OJSC, Voroneži Riiklik Ülikool, Voroneži Riiklik Tehnikaülikool, Komnet LLC, Vodnijemashov. Plant OJSC jne. Piirkonnas on juba ellu viidud umbes 20 tööstusprojekti nanotööstuse valdkonnas. Ja ainult Voroneži Riikliku Ülikooli arendusjärgus on umbes 30 projekti.
Voroneži piirkonna nanotööstuse teadus- ja arendustegevuse peamised rakendusvaldkonnad on järgmised:
. Nanotehnoloogiad energeetikas ja kütusetööstuses. Voroneži piirkonna ettevõtted ja organisatsioonid viivad ellu projekte, mille eesmärk on tööstuslik tootmine polüräni päikesepatareide jaoks, termoelektrilised materjalid masinate ja mehhanismide energiatõhususe parandamiseks, turul olevate kütuste ja vedelike tüüpide nanomodifitseerimine.
. Nanotehnoloogiad instrumentide valmistamisel ja elektroonikas. Voroneži piirkonna nanotööstuse valdkonna arengud on suunatud skaneerivate elektron- ja aatomjõumikroskoopide, mikroskeemide, trükkplaatide ja silmuskaablite väljatöötamisele ja tootmisele.
. Nanotehnoloogiad kosmosetööstuses. Selle Voroneži piirkonna tööstuse raames viivad nanotehnoloogia valdkonna ettevõtted ja organisatsioonid läbi pilootkatsetusi ning valmistavad ette kuumuskindlate ja muude nanomodifitseeritud komposiitide tootmist, mis on põhimõtteliselt uued materjalid raketiteaduse ja lennukitööstuse jaoks.
. Nanotehnoloogiad masinaehituses. Määratud tööstuses töötavad Voroneži piirkonna nanotööstuse ettevõtted ja organisatsioonid nanomaterjalide loomise süsteemide tootmise kallal.
. Nanotehnoloogiad meditsiinis. Voroneži piirkonna nanotööstuse ettevõtted ja organisatsioonid viivad ellu projekte, mille eesmärk on luua uusi meetodeid patsientide ravimiseks ja diagnoosimiseks. Märkimisväärne osa paljutõotavatest projektidest on suunatud välismaiste impordi asendamise tehnoloogiate loomisele ravimid.
. Nanotehnoloogiad ehitusmaterjalitööstuses. Ehitustööstuses ei ole viimastel aastatel uusi tehnoloogiaid kasutusele võetud. Samal ajal on Voroneži piirkonna nanotööstuse ettevõtetel ja organisatsioonidel märkimisväärne potentsiaal arendustegevuseks, mille eesmärk on oluliselt parandada ehituskvaliteeti piirkonnas ja Vene Föderatsioonis.
. Nanotehnoloogiad toiduainetööstuses. Voroneži piirkonna nanotööstuse ettevõtete ja organisatsioonide olulised arengud on veepuhastustehnoloogiad, toiduainete muutmine nende toiteomaduste parandamiseks.

3.3 Voroneži piirkonnas võetakse aktiivselt kasutusele nanotooteid, mis parandavad kvalitatiivselt Voroneži elanike tervislikku seisundit. Näiteks on Nano Hightechi tooted, eelkõige nanokeraamikast valmistatud kuusnurk. Nanokeraamika on ainulaadne materjal, mis sünteesib mitmeid põhikomponente: vulkaanilised kivimid, Kym-Gani kivi, looduslik germaanium, titaan, Pozzolaan ja Barodon, purustatud nanomõõtmelisteks ühikuteks. Tänu sellele on Nano High-Tech Hanguk Nano Medical Company tootnud ainulaadse toote - Nanoceramics (NC). Saadud tooraine läbib pressimise, vormimise ja põletamise protsessi temperatuuril 1300 ° C elektriahjus. Põletatud ja poleeritud kuusnurkadest vormitakse seejärel käsitsi tihedad mosaiigiväljad, mida kasutatakse seadmete tootmisel. See kuusnurk on mõeldud valu leevendamiseks, ebameeldivate lõhnade kõrvaldamiseks ja vedelike struktureerimiseks.

Nagu tootja meile kinnitab, on ta:
. aktiveerib mikrotsirkulatsiooni protsesse,
. taastab häiritud energiavahetuse,
. omab bakteritsiidseid omadusi,
. kiirendab haavade, marrastuste, verevalumite, põletuste paranemisprotsessi,
. säilitab toodete värskuse pikka aega, kõrvaldab ebameeldivad lõhnad (Hexagoni paigutamisel külmkappi, kappi või kingadesse),
. aitab tõsta mulla viljakust (laetud veega kastmisel või kuusnurga mulda asetamisel),
. mõjutab vedelike struktuuri,
. leevendab valu ja põletikku.
Muidugi pole masstarbijale mõeldud tooteid nii palju, kuid edusammud ei seisa paigal ning võib julgelt eeldada, et järgmise 5-10 aasta jooksul saame näha uusi tarbekaupu.

Järeldus
Nagu korduvalt öeldud, avab nanotehnoloogia suured väljavaated uute materjalide väljatöötamiseks, side parandamiseks, biotehnoloogia, mikroelektroonika, energeetika ja relvade arendamiseks. Kõige tõenäolisemate teaduslike läbimurrete hulgas nimetavad eksperdid arvuti jõudluse suurenemist, inimorganite taastamist äsja taasloodud kudede abil, uute materjalide tootmist otse antud aatomitest ja molekulidest ning uute avastuste tekkimist keemias ja füüsikas, mis võivad revolutsiooniline mõju tsivilisatsiooni arengule.
Eeldatakse, et nanotehnoloogia lahendab energiaprobleemid tõhusama valgustuse, kütuseelementide, vesinikupatareide, päikesepatareide, energiaallikate jaotamise, tootmise ja energia salvestamise detsentraliseerimise kaudu elektrienergiasüsteemi kvalitatiivse uuendamise kaudu.
Kõige tähtsam on, et "nanotehnoloogia" mõiste ei muutuks lünkaks, mille taha varjuvad ebaausad teadlased, ettevõtjad, ettevõtted ja ametnikud.
Nanotehnoloogia vallas on praegu turul vaid tagasihoidlikud edusammud, nagu isepuhastuvad pinnakatted, nutikad riided ja pakendid, mis hoiavad toitu kauem värskena. Teadlased ennustavad aga nanotehnoloogia võidukat marssi lähitulevikus, tuginedes selle järkjärgulisele tungimisele kõikidesse tööstusharudesse.
Nagu juba mainitud, on nanotehnoloogia kasutamise võimalused ammendamatud: alates mikroskoopilistest arvutitest, mis tapavad vähirakke ja lõpetades sellega. autode mootorid mis ei saasta keskkonda, kuid suured väljavaated toovad enamasti endaga kaasa suuri ohte. Võtame näiteks saavutused aatomienergia vallas ja kurvad tagajärjed Tšernobõli õnnetus või Hiroshima ja Nagasaki tragöödia. Tänapäeva teadlased üle kogu maailma peavad selgelt mõistma, et sellised "ebaõnnestunud" katsed või hooletus võivad tulevikus muutuda tragöödiaks, mis ohustab kogu inimkonna ja kogu planeedi olemasolu.
Sellega seoses saab selgeks, miks juba nanotehnoloogia ilmumisest alates on selle arengut pärssinud hirmud, millest osa kuulub selgelt ulme kategooriasse, kuid osad pole siiski täiesti alusetud.
Lähiajal on plaanis luua mäluga "tarku" materjale, iseparanevaid materjale, inimkeha sees eksisteerivaid ja selle normaalset funktsioneerimist tagavaid nanoroboteid, kosmose kaugemate piirkondade uurimist nanorobotite poolt jne.
Esimesed ennustused nanotehnoloogia arengu kohta, mida peeti fantastiliseks filmiks, on õigustatud ja ajas ees.
Seega on nanotehnoloogiate kasutamine biofüüsikas läbimas oma arengu algfaasi. Kuid vaatamata sellele on juba täna selge, et just nanotehnoloogiliste ja biofüüsikaliste meetodite kasutuselevõtt "klassikalises" bioloogias võimaldab saavutada kõige uskumatumaid ja hämmastavamaid tulemusi. Paljud teadlased usuvad isegi, et Homo sapiens'i bioloogilised liigid asendatakse järgmise sajandi jooksul peaaegu täielikult uue bioloogilise liigiga. See inimene on geneetiliste modifikatsioonide ja tehnoloogiliste süsteemide implanteerimise keeruline süntees. Otse inimkehasse paigutatud elektroonilised komponendid pakuvad pidevat suhtlust selliste võrkudega nagu Internet. Kuid seni on need vaid võimaliku tuleviku ennustused, mis on võib-olla kaugemad, kui me tahaksime, kuid lummavad sellegipoolest oma fantastiliste võimalustega.
Toimus minu esimene katse tutvuda nanotehnoloogiate ja nanoideedega. Ta kinnitas mind selle valdkonna materjali edasise uurimise mõttes. Olen kindel, et üliõpilaseks saades ei kaota ma mitte ainult huvi püstitatud probleemi vastu, vaid püüan ka kõik endast oleneva analüüsida probleemi uutest teadmiste kõrgustest. Lõppude lõpuks ei ole usk, et nanotehnoloogiate väljavaated on meie tsivilisatsiooni, meie tuleviku jaoks suurejoonelised... See on usk teadusesse, selle võidukäiku! Tehnoloogiajooks paneb paika elutempo ning selleks, et olla edukas kaasaegne inimene, tuleb mitte lihtsalt ajaga kaasas käia, vaid sellest ette jõuda!

Kirjandus:
1. Alferov Zh.I., Aseev A.L., Gaponov S.V., Koptev P.S. jt, "Nanomaterjalid ja nanotehnoloogiad" // Microsystem Engineering. 2003. aasta.
2. Balabanov V., „Nanotehnoloogiad. Tulevikuteadus. 2009.
3. V. A. Karasev, “ Geneetiline kood: uued horisondid". 2003. aasta.
4. Pool Ch., Owens F., "Nanotehnoloogiad" // M. Technosphere. 2004.
5. Rybalkina M., "Nanotehnoloogiad kõigile". 2005.
6. V. V. Svetukhin, I. V. Razumovskaja jt, "Sissejuhatus nanotehnoloogiasse. Füüsika." 2008.
7. Tretjakov Yu.D., „Nanotehnoloogiad. ABC kõigile. 2008.
8. Feynman R.P., "There's Plenty of Room at the Bottom", Engineering and Science (California Institute of Technology), veebruar 1960, lk 22-36. Venekeelne tõlge avaldatud ajakirjas Chemistry and Life, nr 12. 2002.
9. Ajakiri "Russian Nanotechnologies", V.5, nr 1-2. 2010. aasta.
10. Ajaleht "Tööstusuudised", nr 1. 2010. aasta.

Üld- ja Kutseharidusministeerium Rostovi piirkond

Rostovi oblasti riigieelarveline erialane õppeasutus

"Tarasovi multidistsiplinaarne tehnikakool"

Haridusprojekt

teemal: "Nanotehnoloogia mõju tuleviku arengule"

Tööjuht:

Barsova T.N.

Tehnoloogiaõpetaja

lk Tarasovski

2017. aasta

Sisu

Sissejuhatus……………………………………………………………………………3

Nanotehnoloogia esilekerkimine………………………………………………….4

Nanotehnoloogiad Venemaal…………………………………………………………5

Nanotehnoloogia ulatus………………………………………….7

Nanotehnoloogia tulevik, probleemid ja väljavaated…………………………9

Analüüs…………………...12

Järeldus …………………………………………………………………………………………………………………………

Kasutatud kirjanduse loetelu……………………………………………….14

Sissejuhatus

Meie kaasaegse nanotehnoloogia ajastu ei seisa paigal, seega tehakse iga päev uusi avastusi.

Selle teema aktuaalsus on tingitud nanotehnoloogia tähtsusest meie elus ja maailma ühiskonnas ning nanotehnoloogia mõjust tuleviku arengule.

Nanotehnoloogiad on 21. sajandi alguse võtmekontseptsioon, uue teadusliku ja tehnoloogilise revolutsiooni sümbol. Need on "kõrgeimad" tehnoloogiad, mille arendamiseks kulutavad juhtivad majandusjõud täna miljardeid dollareid.

Teadlaste prognooside kohaselt teevad nanotehnoloogiad 21. sajandil ainega manipuleerimises samasuguse revolutsiooni, mille tegid 20. sajandil arvutid teabega manipuleerimisel.

Kõige tõenäolisemate teaduslike läbimurrete hulgas nimetavad eksperdid arvuti jõudluse olulist suurenemist, inimorganite taastamist äsja taasloodud koe abil, uute materjalide saamist, mis on loodud otse antud aatomitest ja molekulidest, samuti uusi avastusi keemias ja füüsikas.

Töö eesmärgid ja ülesanded:

Avada nanotehnoloogia mõiste, uurida teaduse suundi.

Tutvuge nanotehnoloogia ajalooga

Analüüsida objekti ja materjali omaduste kasutamist

Uurida nanotehnoloogia põhiülesandeid

Uurida nanotehnoloogia rakendamist inimelus

Viige läbi selle tehnoloogia positiivsete ja negatiivsete mõjude analüüs, kui seda kasutatakse ehitus-, inseneri-, energeetika-, tuuma- ja elektritööstuses.

Nanotehnoloogia tekkimine

Esimene mainimine meetodite kohta, mida hiljem hakatakse nimetama nanotehnoloogiaks, on seotud Richard Feynmani kõnega"Seal all on palju ruumi", mille ta tegi 1959. aastal, milles ta pakkus välja, et üksikuid aatomeid on võimalik mehaaniliselt liigutada, kasutades selleks sobiva suurusega manipulaatorit, vähemalt ei läheks selline protsess vastuollu tänapäeval tuntud füüsikaseadustega.

Nanotehnoloogia on umbes 10 mõõtmetega objektide tehnoloogia -9 m (aatomid, molekulid). Nanotehnoloogia protsessid järgivad kvantmehaanika seadusi.

Nanotehnoloogia ülesanded

Nanotehnoloogia tähtsaim ülesanne on etteantud omadustega materjalide ja esemete projekteerimine, loomine, süntees. Füüsikaliste ja keemiliste omaduste sõltuvuse tuvastamine nanoosakese suurusest või selles olevate aatomite arvust on nanotehnoloogia üks peamisi ülesandeid.

Nanotehnoloogia järgmine etapp on mitte materjalide, vaid põhimõtteliselt uute kvalitatiivsete omaduste ja otstarbega valmistoodete sihipärane loomine.

Nanotehnoloogia Venemaal

Venemaa ei ole täna nanotehnoloogia vallas vaieldamatu liider. Vene "nano" osakaal maailmaturul on endiselt väga väike ja ulatub vaid 0,07 protsendini. See on tingitud paljudest põhjustest. Esiteks selle valdkonna ebapiisav rahastamine, kvalifitseeritud spetsialistide puudus.

Palm kuulub kahele riigile: USA-le ja Jaapanile. See pole üllatav, kuna Jaapan oli esimene, kes investeeris aktiivselt selle teadusvaldkonna arendamisse, siis USA liitus võidujooksuga nanotehnoloogia valdkonnas maailmas juhtpositsioonile, millele järgnesid Euroopa riigid. Hiljuti erinevates valdkondades maailma löönud Hiina saab samuti hoogu juurde. Hiljuti liitus selle "rassiga" Venemaa. Järgmine samm oli 24. aprillil 2007 Venemaa Föderatsiooni presidendi poolt presidendialgatuse "Nanotööstuse arengustrateegia" allkirjastamine.

Venemaa majanduse moderniseerimine on võimatu ilma kodumaise teaduse tõusuta. Tänapäeval on "nanotehnoloogia" enamiku inimeste jaoks samasugune abstraktsioon nagu tuumatehnoloogia eelmise sajandi 30ndatel. Nanotehnoloogia on aga juba muutumas võtmesuund kaasaegse tööstuse ja teaduse areng.

19. juulil 2007 "rakendamiseks avalik kord nanotehnoloogiate valdkonnas, uuendusliku infrastruktuuri arendamine nanotehnoloogia vallas, projektide elluviimine perspektiivsete nanotehnoloogiate ja nanotööstuse loomiseks, asutati riiklik korporatsioon “Rosnano”.

2007. aasta novembris eraldas Venemaa Föderatsiooni valitsus korporatsiooni tegevuseks 130 miljardit rubla, mis kanti Rusnano põhikapitali.

Tänasel päeval töötavad korporatsioonis riigi parimad spetsialistid, kes peaksid looma vastastikku kasulikku koostööd teaduse, ettevõtluse ja riigi vahel.

8. oktoobril 2008 loodi "Venemaa nanotehnoloogia selts", mille ülesannete hulka kuulub "haridus Vene ühiskond nanotehnoloogiate vallas ja riigi nanotehnoloogilist arengut soosiva avaliku arvamuse kujundamisel”.

Teaduse prioriteetsete valdkondade elluviimiseks 18. märtsil 2010 teatas Venemaa president Dmitri Medvedev Venemaa "ränioru" ehitamisest Skolkovosse. Riigipea märkis, et see kompleks luuakse töötama viie prioriteetse moderniseerimise valdkonna – energeetika, infotehnoloogia, telekommunikatsiooni, biomeditsiinitehnoloogia, tuumatehnoloogia – valdkonnas.

Nanotehnoloogia ulatus

Nanomaterjalid ehituses

Nanomaterjalid ehituseks, võimsatel päikesepatareidel põhinevad autonoomsed energiaallikad, nanofiltrid vee ja õhu puhastamiseks.

Nanoosakeste (sh süsinik-nanotorude) lisamine betoonile muudab selle mitu korda tugevamaks.

Hoonete tulekahjude eest kaitsmiseks pakuvad nanotehnoloogiad nii uusi mittesüttivaid materjale (näiteks savi nanoosakesi sisaldav kaabliisolatsioon) kui ka ülitundlike tulekahju nanosensorite nutikaid võrgustikke.

Mis puutub kodutehnikasse – külmikud, televiisorid, torustikud, valgustid, köögitehnika –, siis siin on nanotehnoloogia rakendusvaldkond ammendamatu.

Nanomaterjalid tööstuses

Praegu on nanomaterjalid kõige vähem toksilised ja elusrakkudega (inimene, taim, loom) kõige paremini kokkusobivad. Toodetud nanomaterjale kasutatakse igas tööstuses:

kütus (kütuse katalüsaatorid, oktaanarvu tõus);

kosmeetiline (mikroelementidega rikastamine, bakteritsiidsed omadused);

tekstiil, kingad (rõivaste ja jalanõude bakteritsiidsed ja ravivad omadused);

värv ja lakk (bakteritsiidsed lakid ja värvid, erikatted);

nahk (naha seenevastane ravi);

meditsiinilised (uue põlvkonna meditsiinilised preparaadid, mikroelementide nanovitamiinide kompleksid);

agrotööstuskompleksis (nanoväetised, söödalisandid, toodete ladustamine) jne.

Nanomeditsiin ja keemiatööstus

Kaasaegse meditsiini suund, mis põhineb nanomaterjalide ja nanoobjektide ainulaadsete omaduste kasutamisel inimese bioloogiliste süsteemide jälgimisel, kujundamisel ja muutmisel nanomolekulaarsel tasemel.

DNA nanotehnoloogiad – kasutavad DNA molekulide ja nukleiinhapete spetsiifilisi aluseid, et luua nende põhjal täpselt määratletud struktuure.

Ravimite ja farmakoloogiliste preparaatide molekulide tööstuslik süntees selgelt teatud vorm(bis-peptiidid).

Sõjaline nanotehnoloogia.

Võib-olla tuleks nanotehnoloogia sõjalistel eesmärkidel kasutamise kõige esimeseks faktiks pidada Damaskuse terase proovi uurimist (tuntud oma suurima tugevuse poolest). Pärast metalliproovi pinna söövitamist vesinikkloriidhappes leidsid teadlased nanomeetriliste põikmõõtmetega filamentsed objektid.

Pinna põhjalikul uurimisel selgus, et tegemist on mitmekihiliste süsiniknanotorudega, pealegi on need seest täidetud tsementiidiga - raudkarbiidiga Fe 3 C, millel on väga kõrge kõvadus.

Erinevat tüüpi kaitsevahendite loomine on üks nanotehnoloogia valdkonna sõjaliste uuringute valdkondi.

Nanotehnoloogia tulevik: probleemid ja väljavaated

Nanotehnoloogiad ja nanoseadmed on loomulik samm paranemise suunas tehnilised süsteemid. Praegu müüakse turul vaid tagasihoidlikke edusamme nanotehnoloogia vallas, nagu isepuhastuvad pinnakatted ja pakendid, mis võimaldavad pikemat ladustamist värske toit toitumine. Teadlased ennustavad aga nanotehnoloogia võidukäiku lähitulevikus.

Ameerika assotsiatsiooni National Science Foundation prognooside kohaselt võib nanotehnoloogia kasutamisega maailma kaupade ja teenuste turu maht järgmise 10-15 aasta jooksul kasvada 1 triljonini. dollarit:

Tervishoiu valdkonnas - nanotehnoloogia võib pikendada eluiga, laiendada inimese füüsilisi võimeid;

Farmaatsiatööstuses hakkab nanotehnoloogiast sõltuma umbes pool kõigist toodetest;

AT keemiatööstus nanostruktureeritud katalüsaatoreid kasutatakse juba bensiini tootmisel ja muudes keemilistes protsessides;

Transporditööstuses võimaldavad nanotehnoloogiad ja nanomaterjalid luua kergemaid, töökindlamaid ja ohutumaid autosid;

Põllumajanduses ja keskkonnakaitses võib nanotehnoloogia rakendamine suurendada põllukultuuride saaki, pakkuda säästlikumaid võimalusi vee filtreerimiseks, mis vähendab keskkonnareostust ja säästab oluliselt ressursse.

Eeldatakse, et nanotehnoloogia lahendab energiaprobleemid tõhusama valgustuse, kütuseelementide, vesinikupatareide, päikesepatareide, energiaallikate jaotamise ja tootmise detsentraliseerimise kaudu.

Teadlased väidavad, et nanotehnoloogia ja muude valdkondade teadusuuringud tuleb peatada, enne kui see inimkonda kahjustab.

Hirmud nanotehnoloogiate ees hakkasid ilmnema 1986. aastal pärast Drexleri teose "Loomismasinate" avaldamist, kus ta mitte ainult ei maalinud utoopilist pilti nanotehnoloogilisest tulevikust, vaid puudutas ka selle mündi "tagurpidi".

Üheks probleemiks, mis tundus talle kõige tõsisem, nimetas ta "halli nässu probleemiks". Selle oht seisneb selles, et juhtimissüsteemide juhusliku või tahtliku kahjustamise tagajärjel kontrolli alt väljunud nanorobotid võivad hakata end lõputult kopeerima, tarbides ehitusmaterjal kõik, mis tema teele jääb, sealhulgas metsad, tehased, lemmikloomad ja inimesed. Arvutus näitab, et teoreetiliselt suudab selline nanorobot koos oma järglastega töödelda kogu Maa biomassi loetud tundidega.

Tänapäeval on teravad ka järgmised küsimused:

Kas see on võimeline haridussüsteem koolitada piisavalt kvalifitseeritud spetsialiste nanotehnoloogia valdkonnas?

Kas toodete kulude vähenemine tänu nanotehnoloogiale võib muuta need terroristidele hõlpsasti kättesaadavaks?

Milline on praegu molekulaarsel skaalal moodustunud ainete sissehingamise mõju?

Mis juhtub, kui keskkond vabaneb suur hulk nanomaterjalid alates arvutikiipidest kuni lennukivärvideni? Kas nanomaterjalid võivad põhjustada allergiat?

Kas nanoosakeste sissetung meie kehasse toob kaasa ettearvamatuid tagajärgi?

Need ja muud küsimused, millega teadlased praegu silmitsi seisavad, on tõepoolest väga asjakohased ja olulised. Nanotehnoloogia võidujooksus peavad teadlased võtma täieliku vastutuse teiste inimeste elu ja tervise eest, et mitte osutuda muretuteks fanaatikuteks, vaevutamata mõtlema võimalikele traagilistele tagajärgedele ja katastroofidele.

Analüüs positiivseid ja negatiivseid mõjusid

Kasu:

Nanotehnoloogia aitab luua uue põlvkonna ravimeid. Palju ravimatuid haigusi lüüakse.

Nanotehnoloogiate baasil luuakse uued relvamudelid ja uued kaitsesüsteemid, mis parandavad riigi kaitsevõimet.

Tänu nanotehnoloogia arengule toimub arvutitehnoloogias revolutsioon.

Nanotehnoloogiad lahendavad energiaprobleeme, nende rakendamine võimaldab tõhusamalt kasutada traditsioonilist ja avab tee uutele energiaallikatele.

Kahju:

Nanotehnoloogiad tekitavad uusi haigusi, millest ei päästa isegi uued "nanoravimid".

Uued nanotehnoloogial põhinevad relvad võivad sattuda terroristide kätte, põhjustades kaose ja sõja.

Nanosensorite, nanosensorite ja muude teabe kuvamise ja edastamise süsteemide arendamine teeb lõppkokkuvõttes privaatsusele lõpu.

Nanomaterjalide tootmise tööstuse areng toob kaasa veelgi tõsisema keskkonnareostuse.

Järeldus

1. Nanotehnoloogia on tuleviku sümbol, kõige olulisem tööstusharu, ilma milleta pole see mõeldav edasine areng tsivilisatsioon.

2. Nanotehnoloogia kasutamise võimalused on praktiliselt ammendamatud – alates vähirakke hävitavatest mikroskoopilistest arvutitest kuni automootoriteni, mis ei saasta keskkonda.

3. Praegu on nanotehnoloogia väga lai uurimisvaldkond, mis hõlmab mitmeid füüsika, keemia, bioloogia, elektroonika, meditsiini ja teiste teaduste valdkondi.

4. Nanotehnoloogiad on praegu lapsekingades, tulvil suurt potentsiaali. Tulevikus peavad teadlased lahendama palju nanoteadusega seotud küsimusi ja mõistma selle sügavamaid saladusi. Kuid vaatamata sellele on nanotehnoloogial juba praegu väga tõsine mõju tänapäeva inimese elule.

5. Suured väljavaated kätkevad endas suuri ohte. Sellega seoses peaks inimene suhtuma nanotehnoloogiate enneolematutesse võimalustesse ülima ettevaatusega, suunates oma uurimistööd rahumeelsetele eesmärkidele. Vastasel juhul võib ta oma olemasolu ohtu seada.

Bibliograafia

Altman Yu.R. Sõjalised nanotehnoloogiad.//-M.: Tehnosfäär 2012-416 lk.

Balabanov, V.I. Nanotehnoloogiad. Tulevikuteadus. /SISSE JA. Balabanov. - M.: Eksmo, 2008. - 256 lk.

Balluzek F.V., Sente L. "Nanotehnoloogiad" - M.: 2011 -132 lk.

Razumovskaja I.V. "Nanotehnoloogia" // - M.: 2010-154 lk.

Rybalkina, M. Nanotehnoloogiad kõigile. /M. Rybalkin. - M.: Nanotehnoloogia uudistevõrk, 2010. - 444 lk.

Tretjakov Yu.D. (Toim.). Moskva: FIZMATLIT, 2008. “Nanotehnoloogiad. ABC kõigile"

Poole, C. Nanotehnoloogia. / Ch Pool, F. Owen. - M.: Technosfera, 2006. - 260 lk.

Nanotehnoloogia eripära Ajalooline taust Nanorobotid Nanorobotide ulatus (praegu) Põhialused Aatomijõumikroskoopia Nanoosakesed Nanoosakeste iseseisev kokkupanek Kõrgteadused Nanotehnoloogia tööstus Nanotehnoloogia meditsiinis Nanotehnoloogia patendid ja investeeringud USA Teadusfond ja selle investeeringud nanotehnoloogiasse

Mis vahe on nanotehnoloogial muust? Nanotehnoloogia on interdistsiplinaarne fundamentaal- ja rakendusteaduse ja -tehnoloogia valdkond, mis tegeleb teoreetiliste põhjenduste, praktiliste uurimis-, analüüsi- ja sünteesimeetodite kombinatsiooniga, aga ka meetodid etteantud aatomstruktuuriga toodete tootmiseks ja kasutamiseks kontrollitud manipuleerimise teel. üksikud aatomid ja molekulid. Sageli kasutatav nanotehnoloogia määratlus kui meetodite kogum töötamiseks väiksemate kui 100 nanomeetriste objektidega ei kirjelda täpselt nii objekti kui ka erinevust nanotehnoloogia ja traditsiooniliste tehnoloogiate ning teadusharude vahel. on kohaldamatud ning mikroskoopilised nähtused, mis on tavapäraste suhtes tühiselt nõrgad. mastaabid, muutuvad palju olulisemaks: üksikute aatomite ja molekulide või molekulide agregaatide omadused ja vastasmõjud, kvantefektid.

Ajalooline taust Paljud allikad, peamiselt inglise keeles, seostavad meetodite esmamainimist, mida hiljem hakati nimetama nanotehnoloogiaks, kuulsa Richard Feynmani kõnega, mille ta pidas 1959. aastal California Tehnoloogiainstituudis Ameerika Füüsika Seltsi aastakoosolekul. Richard Feynman pakkus välja, et üksikuid aatomeid oleks võimalik mehaaniliselt liigutada, kasutades selleks sobiva suurusega manipulaatorit, vähemalt ei läheks selline protsess vastuollu tänapäeval tuntud füüsikaseadustega. Ta soovitas seda manipulaatorit teha järgmisel viisil. On vaja ehitada mehhanism, mis looks oma koopia, ainult suurusjärgu võrra väiksema. Loodud väiksem mehhanism peab uuesti looma oma koopia, jällegi suurusjärgu võrra väiksema ja nii edasi, kuni mehhanismi mõõtmed on vastavuses ühe aatomi suurusjärgu mõõtmetega. Samal ajal on vaja teha muudatusi selle mehhanismi struktuuris, kuna makrokosmoses mõjuvad gravitatsioonijõud mõjutavad üha vähem ning molekulidevahelise interaktsiooni jõud ja van der Waalsi jõud mõjutavad üha enam mehhanismi toimimine. Saadud mehhanismi viimane etapp paneb selle koopia üksikutest aatomitest kokku. Põhimõtteliselt on selliste koopiate arv piiramatu, lühikese aja jooksul on võimalik luua suvaline arv selliseid masinaid. Need masinad saavad makrotehinguid kokku panna samal viisil, aatomite kaupa. See muudab asjad suurusjärgu võrra odavamaks, sellistele robotitele (nanorobotidele) tuleb anda vaid vajalik arv molekule ja energiat ning kirjutada programm vajalike esemete kokkupanemiseks. Seni pole keegi suutnud seda võimalust ümber lükata, kuid selliseid mehhanisme pole veel keegi suutnud luua. Sellise roboti põhiliseks puuduseks on võimatus luua mehhanismi ühest aatomist. Mõistet "nanotehnoloogia" kasutas esmakordselt Norio Taniguchi 1974. aastal. Ta nimetas seda terminit mitme nanomeetri suuruse toodete tootmiseks. Keskne asukoht tema uurimistöös mängiti matemaatilisi arvutusi, mille abil oli võimalik analüüsida mitme nanomeetriste mõõtmetega seadme tööd.

Nanorobotid Nanorobotid ehk nanobotid on molekuliga (alla 10 nm) suuruselt võrreldavad robotid, millel on liikumise, informatsiooni töötlemise ja edastamise ning programmide täitmise funktsioonid. Hetkel (2009) pole päris nanoroboteid loodud. Mõned teadlased väidavad, et mõned nanorobotite komponendid on juba loodud. Nanoboteid, mis on võimelised looma endast koopiaid ehk ise taasesitama, nimetatakse replikaatoriteks. Nanorobotite loomise võimalust käsitles oma raamatus "Loomise masinad" Ameerika teadlane Eric Drexler. Nanorobotide ideed kasutatakse tänapäevases ulmes laialdaselt. Teised definitsioonid kirjeldavad nanorobotit kui masinat, mis on võimeline nanomõõtmeliste objektidega täpselt suhtlema või nanomõõtmetes objekte manipuleerima. Selle tulemusena võib isegi suuri seadmeid, näiteks aatomjõumikroskoopi, pidada nanorobotiks, kuna see manipuleerib objekte nanomõõtmes. Lisaks võib nanorobotiks pidada ka tavalisi roboteid, mis suudavad liikuda nanomõõtmelise täpsusega. Nanorobotid on enamasti uurimis- ja arendusjärgus, kuid mõned primitiivsed molekulaarmasinate prototüübid on juba loodud. Näiteks andur, mille lüliti on umbes 1,5 nm ja mis on võimeline loendama üksikuid molekule keemilistes proovides. Esiteks kasulik rakendus nanomasinad, kui need ilmuvad, on kavandatud meditsiinitehnoloogiasse, kus neid saab kasutada vähirakkude tuvastamiseks ja hävitamiseks. Nad võivad tuvastada ka mürgiseid aineid keemilised ained sisse keskkond ja mõõta nende kontsentratsiooni. Hiljuti demonstreeris Rice'i ülikool nanoseadmeid, mida kasutatakse tänapäevaste autode keemiliste protsesside reguleerimiseks.

Kasutusala Vähi varajane diagnoosimine ja ravimite sihipärane manustamine vähirakkudesse Biomeditsiiniline aparatuur Kirurgia Farmakokineetika Diabeedihaigete monitooring Seadme valmistamine üksikutest molekulidest nanorobotite poolt molekulaarse koostamise teel vastavalt selle joonistele. Sõjaline kasutamine jälgimis- ja spionaaživahendina , samuti relvad Kosmoseuuringud ja -arendus (näiteks von Neumanni sondid, mis on võimelised madalal Maa orbiidil kandma Gaussi kahurit)

Aatomjõumikroskoopia Üks nanoobjektide uurimise meetoditest on aatomjõumikroskoopia. Aatomjõumikroskoobi (AFM) abil ei saa mitte ainult näha üksikuid aatomeid, vaid ka neid valikuliselt mõjutada, eriti aatomeid üle pinna liigutada. Teadlastel on selle meetodi abil juba õnnestunud pinnale luua kahemõõtmelisi nanostruktuure. Näiteks IBMi uurimiskeskuses said töötajad nikli monokristalli pinnal ksenooni aatomeid järjestikku liigutades 35 ksenooni aatomi abil välja panna kolm ettevõtte logo tähte. Selliste manipulatsioonide tegemisel tekib mitmeid tehnilisi raskusi. Eelkõige on vaja luua ülikõrge vaakumi tingimused, substraat ja mikroskoop on vaja jahutada ülimadalatele temperatuuridele (4–10 K), aluspinna pind peab olema aatompuhas ja aatomiliselt sile, selleks tuleb kasutada spetsiaalseid selle valmistamise meetodeid. kasutatakse. Substraat jahutatakse, et vähendada ladestunud aatomite pinna difusiooni.

Nanoosakesed praegune trend miniaturiseerimine näitas, et ainel võivad olla täiesti uued omadused, kui võtta sellest ainest väga väike osake. Osakesi, mille suurus jääb vahemikku 1 kuni 1000 (üle 100 nanomeetri, nanoosakesi võib nimetada tavapäraselt) nanomeetriteks nimetatakse tavaliselt "nanoosakesteks". Näiteks selgus, et osade materjalide nanoosakestel on väga head katalüütilised ja adsorptsiooniomadused. Teistel materjalidel on hämmastavad optilised omadused, näiteks üliõhukesed orgaaniliste materjalide kiled, mida kasutatakse päikesepatareide valmistamiseks. Sellised akud, kuigi neil on suhteliselt madal kvantefektiivsus, on odavamad ja võivad olla mehaaniliselt paindlikud. Võimalik on saavutada kunstlike nanoosakeste interaktsioon nanomõõtmeliste valkude looduslike objektidega, nukleiinhapped Põhjalikult puhastatud nanoosakesed võivad teatud struktuuridesse ise joonduda. Selline struktuur sisaldab rangelt järjestatud nanoosakesi ja sellel on sageli ka ebatavalised omadused. Nanoobjektid jagunevad 3 põhiklassi: kolmemõõtmelised osakesed, mis on saadud juhtide plahvatusel, plasmasünteesil, õhukese kile taastamisega jne, kahemõõtmelised kileobjektid, mis saadakse molekulaarsadestamise teel, CVD, ALD, ioonsadestamine jne. , ühemõõtmelised vurrud objektid, need objektid saadakse meetodil molekulaarne kihistamine, ainete sisestamine silindrilistesse mikropooridesse jne. On ka nanokomposiite, materjale, mis saadakse nanoosakeste sisestamisel mis tahes maatriksitesse. Hetkel on laialdaselt kasutusel vaid mikrolitograafia meetod, mis võimaldab saada maatriksite pinnale lamedaid saareobjekte suurusega 50 nm või rohkem, seda kasutatakse elektroonikas.

Nanoosakeste iseorganiseerumine Üks olulisemaid nanotehnoloogia ees seisvaid küsimusi on see, kuidas sundida molekule teatud viisil rühmitama, iseorganiseeruma, et lõpuks saada uusi materjale või seadmeid. Selle probleemiga tegeleb keemia haru, supramolekulaarne keemia. See ei uuri üksikuid molekule, vaid molekulide vahelisi koostoimeid, mis teatud viisil organiseerituna võivad tekitada uusi aineid. On julgustav, et looduses sellised süsteemid tõesti eksisteerivad ja selliseid protsesse viiakse läbi. Seega on teada biopolümeerid, mis võivad organiseeruda spetsiaalseteks struktuurideks. Üheks näiteks on valgud, mis mitte ainult ei saa voldida kerakujuliseks, vaid moodustavad ka struktuurseid komplekse, mis sisaldavad mitmeid valgumolekule (valke). Juba praegu on olemas sünteesimeetod, mis kasutab DNA molekuli spetsiifilisi omadusi. Võetakse komplementaarne DNA, ühe otsaga ühendatakse molekul A või B. Meil on 2 ainet: -- --A ja ----B, kus ---- on ühe DNA molekuli tinglik kujutis. Kui nüüd need 2 ainet segada, tekivad DNA kahe üksiku ahela vahele vesiniksidemed, mis tõmbavad molekulid A ja B üksteise külge. Kujutame tinglikult tekkivat seost: ====AB. DNA molekuli saab pärast protsessi lõppu kergesti eemaldada.

Teadused, mis on tekkinud tänu nanotehnoloogiale Nanomeditsiin (inimese bioloogiliste süsteemide jälgimine, fikseerimine, projekteerimine ja juhtimine molekulaarsel tasandil, nanoseadmete ja nanostruktuuride kasutamine) Nanoelektroonika (elektroonika valdkond, mis arendab füüsikalisi ja tehnoloogilisi aluseid iseloomulike topoloogiliste omadustega integraallülituste loomiseks elementide mõõtmed alla 100 nm . Nanotehnika teaduslik ja praktiline tegevus nanomõõtmeliste objektide või struktuuride, samuti nanotehnoloogiate abil loodud objektide või struktuuride projekteerimine, valmistamine ja rakendamine.) Nanoioonika (omadused, nähtused, efektid, protsesside ja rakenduste mehhanismid, mis on seotud kiire ioonide transpordiga tahkis-nanosüsteemides.) Nanorobootika (rakendatakse). teadus, mis tegeleb nanotehnoloogia valdkonna automatiseeritud tehniliste süsteemide (robotite) arendamisega.) Nanokeemia (teadus, mis uurib erinevate nanostruktuuride omadusi, samuti uute võimaluste väljatöötamist nende saamiseks, uurimiseks ja muutmiseks)

Nanotehnoloogiad Venemaal Riiklik korporatsioon "Vene nanotehnoloogiate korporatsioon" (RUSNANO) asutati 19. juulil 2007 föderaalseadusega 139-FZ eesmärgiga "rakendada riiklikku poliitikat nanotehnoloogiate valdkonnas, arendada uuenduslikku infrastruktuuri nanotehnoloogiate valdkonnas, rakendada." projektid paljutõotavate nanotehnoloogiate ja nanotööstuse loomiseks." Korporatsioon lahendab selle probleemi, tegutsedes kaasinvestorina märkimisväärse majandusliku või sotsiaalse potentsiaaliga nanotehnoloogiaprojektides. Ettevõtte finantsosalus projektide algfaasis vähendab tema partnerite – erainvestorite – riske. Korporatsioon osaleb nanotehnoloogia infrastruktuuri rajatiste, näiteks kogukonnakeskuste, äriinkubaatorite ja varajaste investeerimisfondide loomises. RUSNANO valib prioriteetsed valdkonnad investeeringud, mis põhinevad pikaajalistel arenguprognoosidel, mille on välja töötanud juhtivad Venemaa ja rahvusvahelised eksperdid. Vene Föderatsiooni valitsus eraldas korporatsiooni tegevuseks 130 miljardit rubla, mis kanti 2007. aasta novembris RUSNANO põhikapitali. 2008. aasta juunis paigutati vastavalt Vene Föderatsiooni rahandusministeeriumi soovitustele ajutiselt vabu vahendeid 8 kommertspanga kontodele. Juhtorganiteks on nõukogu, juhatus ja peadirektor. Septembris 2008 tegevdirektor Anatoli Borisovitš Tšubais nimetati Venemaa nanotehnoloogiate korporatsiooni liikmeks.

slaid 2

Nanotehnoloogia

Nanotehnoloogia on rakendusteaduse ja -tehnoloogia valdkond, mis uurib objektide omadusi ja arendab seadmeid suurusjärgus 10-9 m või 10 nm. Nanotehnoloogiad on tehnoloogiad ainega manipuleerimiseks aatomi- ja molekulaarsel tasandil, et luua nanostruktuure, nanoseadmeid ja eriomadustega materjale. Nanotehnoloogiate eripära seisneb selles, et vaadeldavad protsessid ja sooritatavad toimingud toimuvad ruumiliste skaalade nanomeetrite vahemikus. Selles suurusvahemikus on "tooraineks" üksikud aatomid, molekulid, molekulaarsüsteemid. 1 nanomeeter (nm) on üks miljardik meetrist või miljondik millimeetrist. Mis on "NANO"?

slaid 3

Richard Feynman oli nanotehnoloogia esirinnas ja pakkus välja palju erinevaid formulatsioone. Mõistet "nanotehnoloogia" kasutas esmakordselt Norio Taniguchi aastal 1974. 1980. aastatel kasutas seda terminit Eric K. Drexler, eriti oma raamatus "Loomise masinad" : The Age of Nanotechnology Is Coming“, mis ilmus 1986. aastal Richard Feynman Eric K. Drexler

slaid 4

Nanotehnoloogiaga tegeletakse praegu aktiivselt umbes 50 riigis. Eesotsas on USA, Jaapan, Lõuna-Korea, Saksamaa. Venemaa hõivab koha teises kümnes. Aga nanoteemaliste publikatsioonide arvu poolest oleme auväärsel 8. kohal.

slaid 5

Nanotehnoloogia Venemaal

Metallide kui nanoosakeste omaduste uurimine Biokiipide ja kõige õhemate kilede loomine Väikseimate mõõtmetega manipulaatorite loomine

slaid 6

Nanotehnoloogiad, mida me elus kasutame:

Slaid 7

Nanotehnoloogia kasutamine meditsiinis

Ameeriklased on loonud materjali, mis jäljendab tõelist luukude. Kasutades looduslikku kollageeni jäljendavate kiudude isekoostumise meetodit, "istutasid" nad neile hüdroksüapatiidi nanokristallid. Ja alles siis liimiti see “kitt” inimese enda luurakkude külge – selline materjal võib asendada luudefekte pärast vigastusi või operatsioone.

Slaid 8

Nanotehnoloogia ja mood

Esimest korda hakati nanotehnoloogiat moekate rõivaste valmistamisel kasutama umbes aasta tagasi. Sellest ajast alates hakkasid mõned moeloojad tegema koostööd teadlastega, et toota niinimetatud "funktsionaalsete rõivaste" mudeleid. See erineb tavalisest mitte ainult välimuse, vaid ka kanga omaduste poolest, millest see on valmistatud.

Slaid 9

Ei vaja pesemist Selles on võimatu haigestuda Ei lase läbi kahjulikke gaase ja kaitseb kaasaegse ökoloogia eest 1 ruutmeetrit. meeter kangast maksab umbes 10 tuhat. $

Slaid 10

Arvuti termostopsis

Disainitudeng Jason Farsai mõtles välja termose kohvikruusi sisse ehitatud Yuno arvuti. Selle kruus-arvuti tarkvaraline osa koosneb vidinatest, mis näitavad ilma, liiklusolusid, aktsiate noteeringuid, e-posti jne.

slaid 11

Nokia ja Cambridge'i ülikooli eksperdid näitasid hiljuti huvitavat uudsust – venitatavat mobiiltelefoni Morph, mis on valmistatud nanotehnoloogia abil.

slaid 12

Ka satelliidid põhinevad nanotehnoloogial

slaid 13

Nanobotid ja arvutid

Slaid 14

Nanotehnoloogid teevad nalja

Nanotoilet võitis 49. rahvusvahelisel mikrograafiavõistlusel 2005. aasta kõige ekstsentrilisema ameti auhinna. Kokku osales konkursil üle 40 töö, kuid kõige ebatavalisemaks osutus SII NanoTechnology projekt. Sellist nanotehnoloogia kasutamist pole žürii varem näinud!

slaid 15

Järeldus: Nanotehnoloogiate mõju elule tõotab olla universaalne, mille tulemusena muutub majandus ning mõjutatakse kõiki elu, töö ja sotsiaalsete suhete aspekte. 21. sajandi uuenduslike materjalide kasutamine võimaldab kõige mõeldamatumad projektid teoks teha. Nanotehnoloogia abil saame säästa aega, saada madalama hinnaga rohkem kasu, parandada pidevalt elutaset ja kvaliteeti. Kaasaegse nanotehnoloogia komistuskiviks on kõrgtehnoloogiliste toodete masstootmise võimatus. Nanotehnoloogia potentsiaali demonstreerivad tulemused on juba saavutatud, kuid masstootmise tehnoloogiaid veel ei eksisteeri.

Vaadake kõiki slaide