Projet technologique sur les nanotechnologies. Projet d'information sur la physique sur le thème : « nanotechnologie

Markine Kirill Petrovitch

Le domaine scientifique et technologique appelé nanotechnologie est apparu relativement récemment. Les perspectives de cette science sont énormes. La particule « nano » elle-même signifie un milliardième de quantité. Par exemple, un nanomètre équivaut à un milliardième de mètre. Ces tailles sont similaires à celles des molécules et des atomes. La définition exacte de la nanotechnologie est la suivante : la nanotechnologie est une technologie qui manipule la matière au niveau des atomes et des molécules (c'est pourquoi la nanotechnologie est également appelée technologie moléculaire). L'impulsion pour le développement de la nanotechnologie a été une conférence de Richard Feynman, dans laquelle il prouve scientifiquement que du point de vue de la physique, il n'y a aucun obstacle à la création d'objets directement à partir d'atomes. Pour désigner un moyen de manipuler efficacement les atomes, le concept d'assembleur a été introduit - une nanomachine moléculaire capable de construire n'importe quelle structure moléculaire. Un exemple d'assembleur naturel est le ribosome, qui synthétise les protéines dans les organismes vivants. De toute évidence, la nanotechnologie n’est pas seulement un ensemble distinct de connaissances, c’est un domaine de recherche complet et à grande échelle lié aux sciences fondamentales. On peut dire que presque toutes les matières étudiées à l'école seront d'une manière ou d'une autre liées aux technologies du futur. Le plus évident semble être le lien entre le « nano » et la physique, la chimie et la biologie. Apparemment, ce sont ces sciences qui recevront le plus grand élan de développement en lien avec la révolution nanotechnologique qui approche.

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Budget général municipal établissement d'enseignement

« École secondaire n°2 du nom. Les AA Arakantsev, Semikarakorsk"

Introduction…………………………………………………………………………………..
1. La nanotechnologie dans le monde moderne………………………………...
1.1 Histoire de la nanotechnologie……………………………...
1.2 Les nanotechnologies dans différentes sphères de l'activité humaine….
1.2.1 Nanotechnologie dans l'espace……………………………………………………………
1.2.2 Les nanotechnologies en médecine……………………………………….
1.2.3 Nanotechnologie dans l'industrie alimentaire…………………...
1.2.4 La nanotechnologie dans les affaires militaires…………………………………..
Conclusion………………………………………………………………..
Bibliographie……………………………................................................. . ...

Introduction.

Actuellement, peu de gens savent ce qu’est la nanotechnologie, même si l’avenir se cache derrière cette science.

Objectif du travail :

Découvrez ce qu'est la nanotechnologie ;

Découvrez l'application de cette science dans diverses industries ;

Découvrez si la nanotechnologie peut être dangereuse pour l'homme.

Aujourd'hui, nous pouvons profiter des avantages et des nouvelles opportunitésnanotechnologies dans :

la médecine, y compris l'aérospatiale ;
pharmacologie;
gériatrie;
protéger la santé de la nation dans le contexte d'une crise environnementale croissante et de catastrophes d'origine humaine ;
réseaux informatiques mondiaux et communications d'informations sur de nouveaux principes physiques ;
systèmes de communication ultra longue distance ;
équipements automobiles, tracteurs et aéronautiques ;
sécurité routière;
systèmes de sécurité de l'information;
résoudre les problèmes environnementaux des mégapoles ;
agriculture;
résoudre les problèmes d'approvisionnement en eau potable et de traitement des eaux usées ;
des systèmes de navigation fondamentalement nouveaux ;
renouvellement des matières premières naturelles minérales et hydrocarbonées.

Nous avons décidé de nous concentrer sur l'application des nanotechnologies à la médecine, à l'industrie alimentaire, aux affaires militaires et à l'espace, car ces domaines ont suscité notre intérêt.

1. La nanotechnologie dans le monde moderne.

1.1 Histoire de la nanotechnologie.

Sciences "Nanotechnologies" JE" est né des changements révolutionnaires dans l’informatique !

En 1947, le transistor a été inventé, après quoi a commencé l'apogée de la technologie des semi-conducteurs, au cours de laquelle la taille des dispositifs en silicium créés diminuait constamment.Le terme « nanotechnologie »en 1974, le Japonais Noryo Taniguchi a proposé de décrire le processus de construction de nouveaux objets et matériaux en utilisant des manipulations avec des atomes individuels. Le nom vient du mot « nanomètre » - un milliardième de mètre (10-9 m).

En termes modernes, la nanotechnologie est une technologie permettant de fabriquer des structures supermicroscopiques à partir de minuscules particules matière, réunissant tous les processus techniques directement associés aux atomes et aux molécules.

La nanotechnologie moderne a une empreinte historique assez profonde. Les découvertes archéologiques indiquent l'existence de formulations colloïdales dans le monde antique, par exemple « l'encre de Chine » dans L'Egypte ancienne. Le célèbre acier Damas a été fabriqué grâce à la présence de nanotubes.

Le père de l’idée de nanotechnologie peut être considéré comme le philosophe grec Démocrite vers 400 avant JC. À cette époque, il a utilisé pour la première fois le mot « atome », qui signifie « incassable » en grec, pour décrire la plus petite particule de matière.

Voici un chemin de développement approximatif :

1905 Le physicien suisse Albert Einstein a publié un article dans lequel il démontre que la taille d'une molécule de sucre est d'environ 1 nanomètre.
1931 Les physiciens allemands Max Knoll et Ernst Ruska ont créé un microscope électronique qui a permis pour la première fois d'étudier des nanoobjets.
1934 Le physicien théoricien américain et lauréat du prix Nobel Eugene Wigner a théoriquement étayé la possibilité de créer un métal ultradispersé avec un nombre suffisamment petit d'électrons de conduction.
1951 John von Neumann a exposé les principes des machines auto-réplicatrices, et les scientifiques ont généralement confirmé leur possibilité.
En 1953, Watson et Crick ont décrit la structure de l'ADN, montrant comment les objets vivants transmettent des instructions qui guident leur construction.
1959 Le physicien américain Richard Feynman a été le premier à publier un article évaluant les perspectives de la miniaturisation. Le lauréat du prix Nobel R. Feynman a écrit une phrase qui est désormais perçue comme une prophétie : « Pour autant que je sache, les principes de la physique n'interdisent pas la manipulation d'atomes individuels. » Cette idée a été exprimée alors que le début de l’ère postindustrielle n’était pas encore réalisé ; dans ces années-là, il n’y avait ni circuits intégrés, ni microprocesseurs, ni ordinateurs personnels.
1974 Le physicien japonais Norio Taniguchi a introduit dans la circulation scientifique le mot « nanotechnologie », qu'il a proposé d'appeler des mécanismes de taille inférieure à un micron. Le mot grec « nanos » signifie en gros « vieil homme ».
1981 Gleiter a été le premier à attirer l'attention sur la possibilité de créer des matériaux aux propriétés uniques, dont la structure est représentée par des cristallites à l'échelle nanométrique.

Le 27 mars 1981, CBS Radio News citait un scientifique travaillant pour la NASA disant que les ingénieurs seraient capables de construire des robots auto-réplicateurs d'ici vingt ans, pour une utilisation dans l'espace ou sur Terre. Ces machines construiraient des copies d’elles-mêmes, et ces copies pourraient être commandées pour créer des produits utiles.
1982 G. Biening et G. Rohrer créent le premier microscope à effet tunnel.
1985 Les physiciens américains Robert Curl, Harold Kroteau et Richard Smaily ont créé une technologie permettant de mesurer avec précision des objets d'un diamètre d'un nanomètre.
1986 La nanotechnologie s'est fait connaître du grand public. Le scientifique américain Eric Drexler a publié le livre « Machines de création : l'avènement de l'ère de la nanotechnologie », dans lequel il prédit que la nanotechnologie commencerait bientôt à se développer activement.
1991, Houston (USA), Département de Chimie, Rais University. Dans son laboratoire, le Dr R. Smalley (prix Nobel 1996) a utilisé un laser pour évaporer sous vide du graphite dont la phase gazeuse était constituée de craquelins assez gros : chacun comportant 60 atomes de carbone. Un amas de 60 atomes est plus stable car il possède une énergie libre accrue. Cet amas est une formation structurelle semblable à un ballon de football, et il a proposé d’appeler cette molécule fullerène.
1991, Sumio Ijima, employé du laboratoire NEC au Japon, découvre pour la première fois des nanotubes de carbone, prédits plusieurs mois plus tôt par le physicien russe L. Chernozatonsky et l'Américain J. Mintmir.
1995 À l'Institut de recherche scientifique en physique et chimie du nom de L.Ya. Karpov a développé un capteur basé sur un film nanocomposite qui détecte diverses substances présentes dans l'atmosphère (ammoniac, alcool, vapeur d'eau).
1997 Richard E. Smalley, prix Nobel de chimie 1996, professeur de chimie et de physique, a prédit l'assemblage des atomes d'ici l'an 2000 et prédit en même temps l'apparition des premiers nanoproduits commerciaux. Cette prévision s'est réalisée dans les délais prévus.
1998 La dépendance des propriétés électriques des nanotubes aux paramètres géométriques a été confirmée expérimentalement.
1998 Le physicien néerlandais Seez Dekker a créé un transistor basé sur la nanotechnologie.
1998 Le rythme de développement des nanotechnologies a commencé à s'accélérer fortement. Le Japon a identifié la nanotechnologie comme une catégorie technologique probable pour le 21e siècle.
1999 Les physiciens américains James Tour et Mark Reed ont déterminé qu'une molécule individuelle peut se comporter de la même manière que des chaînes moléculaires.
année 2000. Un groupe de recherche Hewlett-Packard a créé une molécule de commutation ou minimicrodiode en utilisant les dernières méthodes d'auto-assemblage nanotechnologiques.

année 2000. Le début de l’ère de la nanoélectronique hybride.
2002 S. Dekker a combiné un nanotube avec de l'ADN, obtenant un seul nanomécanisme.
2003 Les scientifiques japonais sont devenus les premiers au monde à créer un dispositif à semi-conducteurs mettant en œuvre l'un des deux principaux éléments nécessaires à la création d'un ordinateur quantique. 2004. Le « premier ordinateur quantique au monde » a été présenté

Le 7 septembre 2006, le gouvernement de la Fédération de Russie a approuvé le concept de programme cible développement des nanotechnologies pour 2007-2010.

Ainsi S'étant formée historiquement, jusqu'à nos jours, la nanotechnologie, ayant conquis le domaine théorique de la conscience publique, continue de pénétrer dans sa couche quotidienne.

Toutefois, les nanotechnologies ne doivent pas se réduire à la seule avancée révolutionnaire locale dans ces domaines (électronique, informatique). De nombreux résultats extrêmement importants ont déjà été obtenus dans le domaine des nanotechnologies, permettant d'espérer des progrès significatifs dans le développement de nombreux autres domaines scientifiques et technologiques (médecine et biologie, chimie, écologie, énergie, mécanique, etc.). Par exemple, lorsque l’on passe à la gamme nanométrique (c’est-à-dire à des objets dont la longueur caractéristique est d’environ 10 nm), bon nombre des propriétés les plus importantes des substances et des matériaux changent de manière significative. Nous parlons de caractéristiques aussi importantes que la conductivité électrique, l'indice de réfraction optique, les propriétés magnétiques, la résistance, la résistance thermique, etc. Basé sur des matériaux Avec de nouveaux types sont déjà créés avec de nouvelles propriétés panneaux solaires, convertisseurs d'énergie, produits respectueux de l'environnement, etc.Il est possible que la production de matériaux bon marché, économes en énergie et respectueux de l’environnement soit la conséquence la plus importante de l’introduction des nanotechnologies.Des capteurs biologiques et d'autres dispositifs très sensibles ont déjà été créés, permettant de parler de l'émergence d'une nouvelle science de la nanobiotechnologie et offrant de grandes perspectives d'application pratique. La nanotechnologie offre de nouvelles opportunités pour le microtraitement des matériaux et la création de nouveaux processus de production et de nouveaux produits sur cette base, ce qui devrait avoir un impact révolutionnaire sur la vie économique et sociale des générations futures.

1.2. Les nanotechnologies dans diverses sphères de l'activité humaine

La pénétration des nanotechnologies dans les domaines de l'activité humaine peut être représentée sous la forme d'un arbre nanotechnologique. Les candidatures se présentent sous la forme d'un arbre, dont les branches représentent les principaux domaines d'application et les branches des branches principales représentent la différenciation au sein des principaux domaines d'application à un moment donné.

Aujourd'hui (2000 - 2010), l'image suivante se présente :

les sciences biologiques impliquent le développement de la technologie des étiquettes génétiques, des surfaces pour implants, des surfaces antimicrobiennes, des médicaments ciblés, de l'ingénierie tissulaire et de la thérapie oncologique.
les fibres simples impliquent le développement de la technologie du papier, de matériaux de construction bon marché, de panneaux légers, de pièces automobiles et de matériaux résistants.
les nanoclips suggèrent la production de nouveaux tissus, revêtement de verre, sables « intelligents », papier, fibres de carbone.
protection contre la corrosion par nanoadditifs pour le cuivre, l'aluminium, le magnésium, l'acier.
les catalyseurs sont destinés à être utilisés dans l’agriculture, la désodorisation et la production alimentaire.
Les matériaux faciles à nettoyer sont utilisés dans la vie quotidienne, dans l'architecture, dans l'industrie laitière et alimentaire, dans l'industrie des transports et dans l'assainissement. Il s'agit de la production de verre autonettoyant, d'équipements et d'instruments hospitaliers, de revêtements anti-moisissure et de céramiques faciles à nettoyer.
Les biorevêtements sont utilisés dans les équipements sportifs et les roulements.
L'optique en tant que domaine d'application de la nanotechnologie comprend des domaines tels que l'électrochromie et la production de lentilles optiques. Il s'agit de nouvelles optiques photochromiques, d'optiques faciles à nettoyer et d'optiques traitées.
Les céramiques dans le domaine des nanotechnologies permettent d'obtenir de l'électroluminescence et de la photoluminescence, des pâtes d'impression, des pigments, des nanopoudres, des microparticules, des membranes.
L'informatique et l'électronique en tant que domaine d'application de la nanotechnologie donneront naissance à l'électronique, aux nanocapteurs, aux micro-ordinateurs domestiques (embarqués), aux outils de visualisation et aux convertisseurs d'énergie. Vient ensuite le développement des réseaux mondiaux, des communications sans fil, des ordinateurs quantiques et à ADN.
La nanomédecine, en tant que domaine d'application des nanotechnologies, comprend les nanomatériaux pour prothèses, les prothèses « intelligentes », les nanocapsules, les nanosondes de diagnostic, les implants, les reconstructeurs et analyseurs d'ADN, les instruments « intelligents » et de précision, les produits pharmaceutiques ciblés.
L'espace comme domaine d'application des nanotechnologies ouvrira des perspectives aux convertisseurs mécanoélectriques énergie solaire, nanomatériaux pour applications spatiales.
L'écologie comme domaine d'application des nanotechnologies est la restauration de la couche d'ozone et le contrôle climatique.

1.2.1 Nanotechnologie dans l'espace

Une révolution fait rage dans l’espace. Des satellites et des nanodispositifs pesant jusqu'à 20 kilogrammes ont commencé à être créés.

Un système de microsatellites a été créé, il est moins vulnérable aux tentatives de destruction. C’est une chose d’abattre en orbite un colosse de plusieurs centaines de kilos, voire de tonnes, désactivant immédiatement toutes les communications ou reconnaissances spatiales, et une autre chose lorsqu’il y a tout un essaim de microsatellites en orbite. La défaillance de l'un d'entre eux dans ce cas ne perturbera pas le fonctionnement du système dans son ensemble. En conséquence, les exigences relatives à la fiabilité opérationnelle de chaque satellite peuvent être réduites.

Les jeunes scientifiques estiment que les problèmes clés de la microminiaturisation des satellites incluent, entre autres, la création de nouvelles technologies dans le domaine de l'optique, des systèmes de communication, des méthodes de transmission, de réception et de traitement de grandes quantités d'informations. Nous parlons de nanotechnologies et de nanomatériaux, qui permettent de réduire de deux ordres de grandeur la masse et les dimensions des appareils lancés dans l'espace. Par exemple, la résistance du nanonickel est 6 fois supérieure à celle du nickel classique, ce qui permet de réduire la masse de la tuyère de 20 à 30 % lorsqu'elle est utilisée dans des moteurs de fusée.La réduction de la masse de la technologie spatiale résout de nombreux problèmes : elle prolonge la durée de vie de l'appareil dans l'espace, lui permet de voler plus loin et de transporter des équipements plus utiles à la recherche. Dans le même temps, le problème de l’approvisionnement en énergie est résolu. Des appareils miniatures seront bientôt utilisés pour étudier de nombreux phénomènes, par exemple l'impact des rayons solaires sur les processus sur Terre et dans l'espace proche de la Terre.

Aujourd’hui, l’espace n’est pas exotique et son exploration n’est pas seulement une question de prestige. Il s’agit avant tout d’une question de sécurité nationale et de compétitivité nationale de notre État. C'est le développement de nanosystèmes très complexes qui peut devenir un avantage national pour le pays. Tout comme les nanotechnologies, les nanomatériaux nous donneront l'occasion de parler sérieusement des vols habités vers différentes planètes. système solaire. C’est l’utilisation de nanomatériaux et de nanomécanismes qui peuvent faire des vols habités vers Mars et de l’exploration de la surface lunaire une réalité.Un autre domaine extrêmement populaire du développement des microsatellites est la création de la télédétection terrestre (ERS). Un marché pour les consommateurs d'informations avec une résolution d'images spatiales de 1 m dans la plage radar et de moins de 1 m dans la plage optique a commencé à se former (ces données sont principalement utilisées en cartographie).

1.2.2 Nanotechnologie en médecine

Selon les scientifiques, les progrès récents de la nanotechnologie peuvent être très utiles dans la lutte contre le cancer. Un médicament anticancéreux a été développé directement sur la cible – dans les cellules affectées tumeur maligne. Un nouveau système basé sur un matériau appelé biosilicium. Le nanosilicone a une structure poreuse (dix atomes de diamètre), dans laquelle il convient d'introduire des médicaments, des protéines et des radionucléides. Ayant atteint la cible, le biosilicone commence à se désintégrer et les médicaments qu'il délivre commencent à agir. De plus, selon les développeurs, le nouveau système permet de réguler le dosage du médicament.

Au cours des dernières années, les employés du Centre de nanotechnologies biologiques ont travaillé à la création de microcapteurs qui serviront à détecter les cellules cancéreuses dans l'organisme et à combattre cette terrible maladie.

Une nouvelle technique de reconnaissance des cellules cancéreuses repose sur l'implantation de minuscules réservoirs sphériques constitués de polymères synthétiques appelés dendrimères (du grec dendron - bois) dans le corps humain. Ces polymères ont été synthétisés au cours de la dernière décennie et ont une structure fondamentalement nouvelle et non solide, qui ressemble à celle du corail ou du bois. De tels polymères sont appelés hyperramifiés ou en cascade. Ceux dont la ramification est régulière sont appelés dendrimères. En diamètre, chacune de ces sphères, ou nanocapteurs, atteint seulement 5 nanomètres - 5 milliardièmes de mètre, ce qui permet de placer des milliards de nanocapteurs similaires dans une petite zone d'espace.

Une fois à l'intérieur du corps, ces minuscules capteurs pénètrent dans les lymphocytes, des globules blancs qui assurent la réponse de défense de l'organisme contre les infections et d'autres facteurs pathogènes. Au cours de la réponse immunitaire des cellules lymphoïdes à une certaine maladie ou condition environnementale - un rhume ou une exposition à des radiations, par exemple - la structure protéique de la cellule change. Chaque nanocapteur, recouvert de réactifs chimiques spéciaux, commencera à briller avec de tels changements.

Pour voir cette lueur, les scientifiques vont créer un appareil spécial qui scannera la rétine de l'œil. Le laser d'un tel appareil devrait détecter la lueur des lymphocytes lorsqu'ils traversent les uns après les autres les capillaires étroits du fond d'œil. S’il y a suffisamment de capteurs marqués dans les lymphocytes, alors une analyse de 15 secondes est nécessaire pour détecter les dommages cellulaires, affirment les scientifiques.

C'est là que l'on s'attend à ce que les nanotechnologies aient le plus grand impact, car elles affectent la base même de l'existence de la société : l'être humain. La nanotechnologie atteint un niveau dimensionnel du monde physique où la distinction entre vivant et non-vivant devient instable : ce sont des machines moléculaires. Même un virus peut en partie être considéré comme un système vivant, car il contient des informations sur sa construction. Mais le ribosome, bien qu’il soit constitué des mêmes atomes que toute matière organique, ne contient pas de telles informations et n’est donc qu’une machine moléculaire organique. La nanotechnologie dans sa forme développée implique la construction de nanorobots, des machines moléculaires de composition atomique inorganique ; ces machines seront capables de construire des copies d'elles-mêmes, en disposant d'informations sur une telle construction. Par conséquent, la frontière entre le vivant et le non-vivant commence à s’estomper. À ce jour, un seul robot primitif à ADN marchant a été créé.

La nanomédecine est représentée par les possibilités suivantes :

1. Laboratoires sur puce, administration ciblée de médicaments dans le corps.

2. Puces à ADN (création de médicaments individuels).

3. Enzymes et anticorps artificiels.

4. Organes artificiels, polymères fonctionnels artificiels (substituts de tissus organiques). Cette direction est étroitement liée à l'idée de vie artificielle et conduit à l'avenir à la création de robots dotés d'une conscience artificielle et capables de s'auto-guérir au niveau moléculaire. Cela est dû à l'expansion du concept de vie au-delà du monde organique.

5. Chirurgiens nanorobots (biomécanismes qui réalisent des changements et des actions médicales requises, reconnaissance et destruction des cellules cancéreuses). Il s'agit de l'application la plus radicale de la nanotechnologie en médecine : la création de nanorobots moléculaires capables de détruire les infections et les tumeurs cancéreuses, de réparer l'ADN, les tissus et les organes endommagés, de dupliquer des systèmes entiers de survie du corps et de modifier les propriétés du corps.

En considérant un seul atome comme un élément constitutif ou une « pièce », la nanotechnologie recherche des moyens pratiques de construire des matériaux présentant des caractéristiques spécifiées à partir de ces pièces. De nombreuses entreprises savent déjà comment assembler des atomes et des molécules dans certaines structures.

À l'avenir, toutes les molécules seront assemblées comme un jeu de construction pour enfants. A cet effet, il est prévu d'utiliser des nanorobots (nanobots). Toute structure chimiquement stable pouvant être décrite peut en fait être construite. Puisqu’un nanobot peut être programmé pour construire n’importe quelle structure, en particulier pour construire un autre nanobot, ils seront très bon marché. Travaillant en grands groupes, les nanobots seront capables de créer n'importe quel objet à faible coût et avec une grande précision. En médecine, le problème de l'utilisation des nanotechnologies est la nécessité de modifier la structure de la cellule au niveau moléculaire, c'est-à-dire réaliser une « chirurgie moléculaire » à l’aide de nanobots. Il est prévu de créer des robots médecins moléculaires capables de « vivre » à l’intérieur du corps humain, éliminant ainsi tous les dommages qui se produisent ou empêchant leur apparition.En manipulant des atomes et des molécules individuelles, les nanobots seront capables de réparer les cellules. Période prévue pour la création des robots médecins, première moitié du 21e siècle.

Malgré la situation actuelle, la nanotechnologie, en tant que solution fondamentale au problème du vieillissement, est plus que prometteuse.

Cela est dû au fait que la nanotechnologie a un grand potentiel d'application commerciale dans de nombreuses industries et, par conséquent, outre un financement gouvernemental important, de nombreuses grandes entreprises mènent des recherches dans ce sens.

Il est fort possible qu’après des améliorations visant à garantir une « jeunesse éternelle », les nanobots ne soient plus nécessaires ou soient produits par la cellule elle-même.

Pour atteindre ces objectifs, l’humanité doit résoudre trois problèmes principaux :

1. Concevoir et créer des robots moléculaires capables de réparer des molécules.
2. Concevoir et créer des nanoordinateurs qui contrôleront les nanomachines.
3. Créer Description complète de toutes les molécules du corps humain, en d’autres termes, pour créer une carte du corps humain au niveau atomique.

La principale difficulté de la nanotechnologie réside dans le problème de la création du premier nanobot. Il existe plusieurs directions prometteuses.

L’un d’eux consiste à améliorer le microscope à effet tunnel ou le microscope à force atomique et à obtenir une précision de position et une force de préhension.
Une autre voie vers la création du premier nanobot passe par synthèse chimique. Il pourrait être possible de concevoir et de synthétiser des composants chimiques intelligents capables de s’auto-assembler en solution.
Et une autre voie mène à la biochimie. Les ribosomes (à l'intérieur de la cellule) sont des nanobots spécialisés et nous pouvons les utiliser pour créer des robots plus polyvalents.

Ces nanobots seront capables de ralentir le processus de vieillissement, de traiter des cellules individuelles et d'interagir avec des neurones individuels.

Les travaux de recherche ont commencé relativement récemment, mais le rythme des découvertes dans ce domaine est extrêmement élevé, beaucoup pensent que c'est l'avenir de la médecine.

1.2.3 Nanotechnologie dans l'industrie alimentaire

Nanofood est un nouveau terme, obscur et inesthétique. De la nourriture pour les nanopersonnes ? De très petites portions ? Des aliments fabriqués dans des nanousines ? Bien sûr que non. Mais c’est quand même une direction intéressante dans l’industrie alimentaire. Il s'avère que la nanoalimentaire est un ensemble d'idées scientifiques qui sont déjà en passe d'être mises en œuvre et appliquées dans l'industrie. Premièrement, la nanotechnologie peut fournir aux producteurs de produits alimentaires des opportunités uniques pour un contrôle total en temps réel de la qualité et de la sécurité des produits directement pendant le processus de production. Nous parlons de machines de diagnostic utilisant divers nanocapteurs ou points quantiques, capables de détecter de manière rapide et fiable les plus petits contaminants chimiques ou agents biologiques dangereux présents dans les produits. Les méthodes de production, de transport et de stockage des aliments peuvent toutes recevoir leur part d’innovations utiles de l’industrie des nanotechnologies. Selon les scientifiques, les premières machines de production de ce type apparaîtront sur les marchés de masse. production alimentaire dans les quatre prochaines années. Mais des idées plus radicales sont également à l’ordre du jour. Êtes-vous prêt à avaler des nanoparticules invisibles ? Et si les nanoparticules étaient spécifiquement utilisées pour délivrer des substances utiles et des médicaments à des parties du corps précisément sélectionnées ? Et si de telles nanocapsules pouvaient être introduites dans les produits alimentaires ? Personne n’a encore utilisé les nanoaliments, mais des développements préliminaires sont déjà en cours. Les experts affirment que les nanoparticules comestibles pourraient être fabriquées à partir de silicium, de céramiques ou de polymères. Et bien sûr - matière organique. Et si tout est clair en ce qui concerne la sécurité des particules dites « molles », dont la structure et la composition sont similaires aux matériaux biologiques, alors les particules « dures » composées de substances inorganiques constituent un grand vide à l'intersection de deux territoires : la nanotechnologie et la biologie. . Les scientifiques ne peuvent pas encore dire quels itinéraires ces particules emprunteront dans le corps et où elles aboutiront. Cela reste à voir. Mais certains experts dressent déjà un tableau futuriste des avantages des nano-mangeurs. En plus de fournir de précieux nutriments aux cellules désirées. L'idée est la suivante : tout le monde achète la même boisson, mais le consommateur pourra alors contrôler les nanoparticules pour que le goût, la couleur, l'arôme et la concentration de la boisson changent sous ses yeux.

1.2.4 Nanotechnologie dans les affaires militaires

L’utilisation militaire de la nanotechnologie ouvre la voie à un niveau qualitativement nouveau de domination militaro-technique dans le monde. Les principales orientations dans la création de nouvelles armes basées sur la nanotechnologie peuvent être envisagées :

1. Création de nouveaux engins explosifs miniatures puissants.

2. Destruction des macrodispositifs du niveau nano.

3. Espionnage et suppression de la douleur grâce à la neurotechnologie.

4. Armes biologiques et les nanodispositifs de ciblage génétique.

5. Nano équipement pour les soldats.

6. Protection contre les armes chimiques et biologiques.

7. Nanodispositifs dans les systèmes de contrôle des équipements militaires.

8. Nanorevêtements pour équipements militaires.

La nanotechnologie permettra de produire des explosifs puissants. La taille de l'explosif peut être réduite des dizaines de fois. Une attaque par des missiles guidés équipés de nano-explosifs contre des usines de régénération de combustible nucléaire pourrait priver le pays de la capacité physique de produire du plutonium de qualité militaire. L'introduction d'appareils robotiques de petite taille dans les équipements électroniques peut perturber le fonctionnement des circuits électriques et mécaniques qui les utilisent. Les défaillances des centres de contrôle et des postes de commandement ne peuvent être évitées que si les nanodispositifs sont isolés. Les robots destinés au démantèlement des matériaux au niveau atomique deviendront des armes puissantes qui transformeront en poussière le blindage des chars, les structures en béton des casemates, les boîtiers des réacteurs nucléaires et les corps des soldats. Mais ce n'est encore qu'une perspective pour forme développée nanotechnologie. Parallèlement, des recherches sont menées dans le domaine des technologies neuronales, dont le développement conduira à l'émergence de nanodispositifs militaires qui réalisent de l'espionnage, ou interceptent le contrôle des fonctions du corps humain, en utilisant une connexion via des nanodispositifs au système nerveux. Les laboratoires de la NASA ont déjà créé des échantillons fonctionnels d'équipements pour intercepter la parole interne. Les composants photoniques sur nanostructures, capables de recevoir et de traiter d'énormes quantités d'informations, deviendront la base des systèmes de surveillance spatiale, de surveillance au sol et d'espionnage. Grâce aux nanodispositifs introduits dans le cerveau, il est possible d'obtenir une vision « artificielle » (technique) avec une plage de perception élargie, par rapport à la vision biologique. Un système de suppression de la douleur chez les soldats, implanté dans le corps et le cerveau, ainsi que des neuropuces sont en cours de développement.

La prochaine application militaire de la nanotechnologie concerne le ciblage génétique des nanodispositifs. Un nanodispositif génétiquement ciblé peut être programmé pour effectuer des actions destructrices spécifiques en fonction de la structure génétique de l’ADN de la cellule dans laquelle il se trouve. Comme condition d'activation de l'appareil, une section unique du code génétique d'une personne spécifique ou un modèle d'actions sur un groupe de personnes est défini. Il sera presque impossible de distinguer une épidémie ordinaire d’un nettoyage ethnique sans outils de détection de nanorobots. Les nanodispositifs ne fonctionneront que contre un type de personne donné et dans des conditions strictement définies. Une fois dans le corps, le nanodispositif ne se manifestera d’aucune façon jusqu’à ce que la commande d’activation soit donnée. La prochaine application de la nanotechnologie concerne l’équipement des soldats. Il est proposé de créer une sorte d'hybride à partir d'une personne, d'uniformes et d'armes, dont les éléments seront si étroitement interconnectés qu'un soldat entièrement équipé du futur pourra être qualifié d'organisme distinct.

La nanotechnologie a permis une percée dans la fabrication d’armures et de gilets pare-balles.

Les équipements militaires sont censés être équipés d'une « peinture électromécanique » spéciale qui permettra de changer de couleur et d'éviter la corrosion. Nanopaint sera capable de « guérir » des dommages mineurs à la carrosserie de la voiture et sera constitué d'un grand nombre de nanomécanismes qui lui permettront de remplir toutes les fonctions ci-dessus. En utilisant un système de matrices optiques, qui seront des nanomachines séparées dans la « peinture », les chercheurs veulent obtenir l'effet d'invisibilité d'une voiture ou d'un avion.

La nanotechnologie apportera des changements dans le domaine militaire. Une nouvelle course aux armements qualitativement transformée et incontrôlée. Le contrôle des nanotechnologies ne peut être exercé de manière réaliste que dans une civilisation mondiale. La nanotechnologie permettra une mécanisation complète de la guerre sur le terrain, éliminant ainsi la présence de soldats modernisés.

Ainsi, la principale conclusion sur le résultat de la pénétration de la nanotechnologie dans le domaine des armes est la perspective de la formation d'une société mondiale capable de contrôler la nanotechnologie et la course aux armements. Cette tendance à l'universalisme est déterminée par la rationalité de la civilisation technogénique et exprime ses intérêts et ses valeurs.

Conclusion

Après avoir clarifié le concept de nanotechnologie, esquissé ses perspectives et insisté sur les dangers et menaces possibles, je voudrais tirer une conclusion. Je crois que la nanotechnologie est une science jeune et que les résultats de son développement peuvent changer le monde qui nous entoure au-delà de toute reconnaissance. Et ce que seront ces changements - utiles, rendant la vie incomparablement plus facile, ou nuisibles, menaçant l'humanité - dépend de la compréhension mutuelle et de la rationalité des gens. Et la compréhension mutuelle et la rationalité dépendent directement du niveau d’humanité, qui présuppose la responsabilité d’une personne pour ses actes. Par conséquent, le besoin le plus important ces dernières années, avant l’inévitable « boom » nanotechnologique, est de cultiver la philanthropie. Seules des personnes intelligentes et humaines peuvent transformer la nanotechnologie en un tremplin vers la compréhension de l’Univers et de leur place dans cet Univers.

Bibliographie

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http:// www.delphi.com
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Introduction
1.Histoire du développement des nanotechnologies
2. Nanotechnologie en médecine
3. La région de Voronej à l'avant-garde de la nanorecherche
3.1 Universités de la région de Voronej et leurs développements dans le domaine des nanotechnologies
3.2 Industrie des nanotechnologies dans la région de Voronej
3.3 Nanoproduits pour le grand public
Conclusion
Littérature
"Il y a beaucoup d'espace là-bas"
-Richard Feynman

Introduction
Le domaine scientifique et technologique appelé nanotechnologie, ainsi que la terminologie correspondante, sont apparus relativement récemment. Cependant, ses perspectives sont si grandioses pour notre civilisation qu'il est nécessaire de diffuser largement l'idée de base de la nanotechnologie, principalement auprès des jeunes.
Bien que le mot nanotechnologie soit relativement nouveau, les dispositifs et structures de taille nanométrique ne sont pas nouveaux. En fait, ils existent sur Terre depuis aussi longtemps que la vie elle-même existe. Le mollusque ormeau développe une coquille très résistante, irisée de l'intérieur, en collant des nanoparticules de craie durables avec un mélange spécial de protéines et de glucides. Les fissures qui apparaissent à l’extérieur ne peuvent pas se propager dans l’évier en raison des briques nanostructurées. Les coquilles sont la démonstration naturelle que les structures formées à partir de nanoparticules peuvent être beaucoup plus résistantes que des matériaux de volume uniforme.
On ne sait pas exactement quand les humains ont commencé à tirer parti des matériaux à l’échelle nanométrique. Il existe des preuves qu'au quatrième siècle après JC, les verriers romains fabriquaient du verre contenant des nanoparticules métalliques. Une pièce de cette époque, appelée la coupe Lycurgus, se trouve au British Museum. Le bol, représentant la mort du roi Lycurgue, est en verre sodocalcique contenant des nanoparticules d'argent et d'or. La couleur du bol passe du vert au rouge foncé lorsqu'une source de lumière y est placée. La grande variété de belles couleurs de vitraux dans les églises médiévales est due à la présence de nanoparticules métalliques dans le verre.
Le développement rapide des nanotechnologies au niveau mondial témoigne de leur grande importance dans le processus de développement de la civilisation. La nanotechnologie va radicalement changer tous les domaines de la vie humaine. Sur leur base, des biens et des produits peuvent être créés dont l'utilisation révolutionnera des secteurs entiers de l'économie.
L’importance du développement de la nanotechnologie ne peut guère être surestimée ! Cela signifie qu'il est nécessaire d'étudier dès le début tout ce qui touche à la nanotechnologie. niveau scolaire. Et même si le niveau de base de l'étude de la physique au lycée ne prévoit que 2 heures par semaine et que tout étudiant intéressé comprend que cela ne suffit pas, l'intérêt pour le problème posé ne faiblit pas.

1. Aujourd'hui, le concept de nanotechnologie est fermement ancré dans nos vies, et en 1959, le célèbre physicien théoricien américain Richard Feynman a déclaré qu'il existe « un étonnant monde complexe petites formes, et un jour (par exemple, en 2000) les gens seront surpris qu’avant 1960 personne ne prenait au sérieux l’étude de ce monde.
Le grand-père de la nanotechnologie peut être considéré comme le philosophe grec Démocrite. Il y a 2 400 ans, il a utilisé pour la première fois le mot « atome » pour décrire la plus petite particule de matière.
1905 - Le physicien suisse Albert Einstein publie un article dans lequel il prouve que la taille d'une molécule de sucre est d'environ 1 nanomètre.
1931 - Les physiciens allemands Max Knoll et Ernst Ruska créent un microscope électronique qui permet pour la première fois d'étudier des nanoobjets.
1959 – Le physicien américain Richard Feynman publie pour la première fois un article évaluant les perspectives de miniaturisation. Les grands principes de la nanotechnologie ont été exposés dans sa conférence légendaire « Il y a beaucoup de place en bas », prononcée par lui au California Institute of Technology. Feynman a prouvé scientifiquement que, du point de vue des lois fondamentales de la physique, il n’y a aucun obstacle à la création d’objets directement à partir d’atomes. Ensuite, ses paroles semblaient fantastiques pour une seule raison : il n'existait pas encore de technologie permettant d'opérer sur des atomes individuels (c'est-à-dire d'identifier un atome, de le prendre et de le placer ailleurs). Pour stimuler l'intérêt dans ce domaine, Feynman a offert un prix de 1 000 $ à la première personne qui écrivait une page du livre sur la tête d'une épingle, ce qui, d'ailleurs, avait été accompli dès 1964.
1968 - Alfred Cho et John Arthur, employés de la division scientifique entreprise américaine Bell, a développé les fondements théoriques du nanotraitement des surfaces.
1974 - Le physicien japonais Norio Taniguchi introduit le mot « nanotechnologie » dans la circulation scientifique, proposant d'appeler des mécanismes d'une taille inférieure à 1 micron.
1981 - Les physiciens allemands Gerd Binnig et Heinrich Rohrer créent un microscope à effet tunnel - un dispositif qui permet d'influencer la matière au niveau atomique. Quatre ans plus tard, ils reçurent le prix Nobel.
1985 - Les physiciens américains Robert Curl, Harold Kroteau et Richard Smalley créent une technologie permettant de mesurer avec précision des objets d'un diamètre d'un nanomètre.
1986 - Un microscope à force atomique est créé qui, contrairement au microscope à tunnel, permet d'interagir avec n'importe quel matériau, pas seulement avec les matériaux conducteurs.
1986 – Les nanotechnologies se font connaître du grand public. Le futuriste américain Eric Drexler a publié un livre dans lequel il prédit que la nanotechnologie commencerait bientôt à se développer activement.
1989 - Donald Eigler, un employé d'IBM, fonde le nom de son entreprise sur les atomes de xénon.
1998 – Le physicien néerlandais Seez Dekker crée un nanotransistor.
2000 – L’administration américaine annonce l’Initiative nationale sur les nanotechnologies. Ensuite, 500 millions de dollars ont été alloués sur le budget fédéral américain. En 2002, le montant des allocations a été augmenté à 604 millions de dollars. Pour 2003, l'Initiative a demandé 710 millions de dollars, et en 2004, le gouvernement américain a décidé d'augmenter le financement de la recherche scientifique dans ce domaine pour 3,7 milliards de dollars sur quatre ans. Au total, les investissements mondiaux dans le nano en 2004 se sont élevés à environ 12 milliards de dollars.
2004 - L'administration américaine soutient la « National Nanomedicine Initiative » dans le cadre de la National Nanotechnology Initiative.
Cette chronologie des événements ne pouvait que m'intéresser, et dans le rapport que j'ai fourni, j'ai essayé de présenter les faits et événements qui m'intéressaient du point de vue d'un écolier attentionné qui comprend que l'avenir réside dans les nouvelles technologies.

2. Le développement rapide des nanotechnologies est également dû au besoin de la société de traiter rapidement d'énormes quantités d'informations.
Aujourd’hui, les progrès dans le domaine des nanotechnologies sont associés au développement de nanomatériaux destinés aux industries aérospatiale, automobile et électronique.
Mais peu à peu, la médecine est de plus en plus évoquée comme un domaine d'application prometteur de la nanotechnologie. Cela est dû au fait que technologie moderne vous permet de travailler avec la matière à une échelle qui semblait jusqu'à récemment fantastique - le micromètre, voire le nanomètre. Ce sont les dimensions caractéristiques des principales structures biologiques : les cellules, leurs composants (organites) et les molécules.

Aujourd'hui, nous pouvons parler de l'émergence d'une nouvelle direction : la nanomédecine. L'idée d'utiliser des dispositifs microscopiques (robots manipulateurs) en médecine a été exprimée pour la première fois en 1959 par R. Feynman. Les manipulateurs ouvrent les possibilités les plus larges pour réanimer les cellules malades du corps, y compris les cellules humaines, que certains scientifiques visionnaires considèrent déjà comme une opportunité d'accéder enfin à l'immortalité. Cependant, il existe également une possibilité très négative de développement ultérieur de la nanotechnologie : en particulier, si le contrôle du manipulateur se retrouve entre les mains de personnes sélectionnées, le pouvoir de ces personnes sur tous les autres sera illimité.
Aujourd'hui, nous sommes encore assez loin du microrobot décrit par Feynman, capable de système circulatoire pénétrer dans le cœur et y pratiquer une chirurgie valvulaire. Mais ces dernières années, ses propositions se sont rapprochées de la réalité. Les applications modernes de la nanotechnologie en médecine peuvent être divisées en plusieurs groupes :
. Matériaux nanostructurés, y compris surfaces à nanorelief, membranes à nanotrous ;
. Nanoparticules (dont fullerènes et dendrimères) ;
. Micro et nanocapsules ;
. Capteurs et analyseurs nanotechnologiques ;
. Applications médicales des microscopes à sonde à balayage ;
. Nanooutils et nanomanipulateurs ;
. Micro- et nanodispositifs de différents degrés d'autonomie.
L'exemple le plus frappant et le plus simple de l'utilisation de la nanotechnologie en médecine et en cosmétique est une solution savonneuse ordinaire qui a un effet nettoyant et désinfectant. Il forme des nanoparticules, micelles - particules de la phase dispersée de Zol (solution colloïdale), entourées d'une couche de molécules ou d'ions du milieu dispersé. Le savon est un miracle de la nanotechnologie, il l'était déjà à l'époque où personne ne soupçonnait même l'existence de nanoparticules. Cependant, ce nanomatériau n'est pas le principal élément de développement des nanotechnologies modernes dans le domaine de la santé et de la cosmétologie.

Une autre application ancienne de la nanotechnologie en cosmétologie était le fait que les colorants utilisés par les aborigènes australiens pour appliquer des peintures de guerre brillantes, ainsi que les teintures capillaires des beautés grecques antiques, contenaient également des nanoparticules qui fournissaient un effet colorant très durable et durable. Parlons maintenant du développement des nanotechnologies.

Lors de la première étape du développement des nanotechnologies, la préférence a été donnée aux dispositifs de microscopie à sonde. Ces appareils sont comme les yeux et les mains d’un nanotechnologue. Au XXIe siècle, les nanotechnologies entreront dans tous les domaines de la vie humaine. C'est un nouveau mot scientifique, de nouvelles opportunités, une nouvelle qualité et un nouveau niveau de vie. Le développement rapide de la nanotechnologie au niveau mondial constitue sa grande importance dans le processus de développement de la civilisation. La nanotechnologie et la nanoingénierie constituent aujourd'hui les domaines les plus prometteurs dans le développement de la science russe et étrangère. Les nanomatériaux ont provoqué une véritable avancée dans de nombreuses industries et pénètrent tous les domaines de notre vie.
Sur leur base, des biens et des produits peuvent être créés dont l'utilisation permettra de moderniser des secteurs entiers de l'économie. Parmi les objets que nous pourrons voir dans un futur proche figurent des nanocapteurs permettant d'identifier les déchets toxiques des industries chimiques et biotechnologiques, les médicaments, les agents de guerre chimique, les explosifs, les micro-organismes pathogènes, ainsi que les filtres à nanoparticules et autres dispositifs de purification destinés à éliminer ou les neutraliser. Un autre exemple de nanosystèmes prometteurs dans un avenir proche est celui des câbles électriques de base à base de nanotubes de carbone, qui conduiront mieux le courant haute tension que les fils de cuivre tout en pesant cinq à six fois moins.
Les nanomatériaux réduiront considérablement le coût des pots catalytiques automobiles qui nettoient les gaz d'échappement des impuretés nocives, car avec leur aide, il est possible de réduire de 15 à 20 fois la consommation de platine et d'autres métaux précieux utilisés dans ces appareils. Il y a tout lieu de croire que les nanomatériaux trouveront large application dans l'industrie du raffinage du pétrole et autres zones les plus récentes la bioindustrie, comme la génomique et la protéomique.

En regardant vers un avenir lointain, nous pouvons supposer que la nanotechnologie peut fournir à une personne l'immortalité physique, car la nanomédecine peut régénérer à l'infini les cellules mourantes. En parlant de médecine... Cela changera au-delà de toute reconnaissance. Premièrement, les nanoparticules peuvent être utilisées en médecine pour administrer avec précision des médicaments et contrôler la vitesse des réactions chimiques. Les nanocapsules dotées d’étiquettes d’identification pourront administrer des médicaments directement à des cellules et micro-organismes spécifiés, pourront surveiller et afficher l’état du patient, surveiller le métabolisme et bien plus encore. Cela permettra de lutter plus efficacement contre le cancer, les maladies virales et génétiques. Imaginez attraper la grippe (et vous ne savez même pas encore que vous l'avez). Le système immunitaire artificiellement renforcé réagira immédiatement, des dizaines de milliers de nanorobots commenceront à reconnaître (conformément à leur base de données interne) le virus de la grippe, et en quelques minutes il n'y aura plus un seul virus dans votre sang ! Ou vous avez commencé une athérosclérose précoce, des cellules artificielles commencent à nettoyer vos vaisseaux mécaniquement et chimiquement. Deuxièmement, il est possible de créer des médecins nanorobots capables de « vivre » à l’intérieur du corps humain, éliminant ainsi tous les dommages qui se produisent ou empêchant leur apparition. En vérifiant systématiquement et, si nécessaire, en « corrigeant » les molécules, cellule par cellule, organe par organe, les nanomachines redonneront la santé à tout patient, puis préviendront simplement toutes maladies et pathologies, y compris génétiques. Théoriquement, cela permettra à une personne de vivre des centaines, voire des milliers d’années. Troisièmement, il sera possible d'analyser et de modifier rapidement le code génétique, de concevoir simplement des acides aminés et des protéines et de créer de nouveaux types de médicaments, de prothèses et d'implants. Dans ce domaine, de nombreux chercheurs testent déjà la compatibilité de divers nanomatériaux avec les tissus et les cellules vivants.

Aujourd’hui, on ne peut que fantasmer sur les nanorobots, mais nous avons néanmoins déjà des progrès significatifs dans ce domaine. Ainsi, les nanoparticules de certaines substances peuvent servir de « nanorobots ». Par exemple, l'argent. Il a été établi que les nanoparticules d’argent sont des milliers de fois plus efficaces que les ions d’argent pour lutter contre les bactéries et les virus.
Comme l'expérience l'a montré, des concentrations insignifiantes de nanoparticules ont détruit tous les micro-organismes connus (y compris le virus du SIDA), sans être consommées. De plus, contrairement aux antibiotiques, qui tuent non seulement les virus nuisibles, mais aussi les cellules affectées par ceux-ci, l'action des nanoparticules est très sélective : elles agissent uniquement sur les virus, sans endommager la cellule ! Le fait est que la coquille des micro-organismes est constituée de protéines spéciales qui, lorsqu'elles sont endommagées par des nanoparticules, cessent de fournir de l'oxygène aux bactéries. Le malheureux micro-organisme ne peut plus oxyder son « carburant » – le glucose – et meurt, se retrouvant sans source d’énergie. Les virus qui n’ont aucune coque obtiennent également la leur lorsqu’ils rencontrent une nanoparticule. Mais les cellules humaines et animales ont des parois plus « high-tech », et elles n’ont pas peur des nanoparticules. Actuellement, des recherches sont menées sur les possibilités d'utilisation des nanoparticules d'argent dans les produits pharmaceutiques.

Par exemple, la société Helios produit le dentifrice « Zakhar » aux nanoparticules d'argent, qui protège efficacement contre diverses infections. De plus, de petites concentrations de nanoparticules sont ajoutées à certaines crèmes de la série cosmétique « élite » pour éviter qu'elles ne se détériorent lors de l'utilisation. Les additifs à base de nanoparticules d'argent sont utilisés comme conservateur anti-allergène dans les crèmes, shampoings, produits de maquillage, etc. Lorsqu'il est utilisé, un effet anti-inflammatoire et cicatrisant est également observé.
Les nanoparticules sont capables de conserver longtemps leurs propriétés bactéricides après application sur de nombreuses surfaces dures (verre, bois, papier, céramique, oxydes métalliques, etc.). Cela permet de créer des aérosols désinfectants très efficaces et durables pour un usage domestique. Contrairement à l’eau de Javel et à d’autres désinfectants chimiques, les aérosols à base de nanoparticules ne sont pas toxiques et ne nuisent pas à la santé des personnes et des animaux.

Scientific American prédit que des dispositifs médicaux de la taille d’un timbre-poste apparaîtront dans un avenir proche. Il suffira de les appliquer sur la plaie. Cet appareil effectuera indépendamment une analyse de sang, déterminera quels médicaments doivent être utilisés et les injectera dans le sang. Il convient de noter que l'émergence des hautes technologies, en raison de leur coût élevé, a introduit un certain nombre de nouveaux problèmes dans les soins de santé, notamment des problèmes moraux et éthiques liés à la disponibilité et à l'accessibilité des services médicaux pour la population en général. Cependant, quelle que soit l'évolution des bases scientifiques et techniques de la médecine, les principaux facteurs de guérison d'un patient ont toujours été et resteront la formation professionnelle, les qualités éthiques et humaines du médecin.

3. Les scientifiques russes ont apporté et continuent d'apporter leur contribution au développement global de la nanotechnologie. L'une des principales régions de Russie en matière de nanorecherche est la région de Voronej. Aujourd'hui, elle dispose d'un certain potentiel dans le domaine de la nanoindustrie - il s'agit des développements de recherche des universités de la région de Voronej et d'un certain nombre de projets innovants et de développements technologiques d'entreprises industrielles. Les priorités industrielles de la région se concentrent dans les secteurs de l'énergie et des carburants, de la fabrication d'instruments et de l'électronique, ainsi que de l'industrie aérospatiale.

3.1 La région de Voronej possède un potentiel industriel élevé et un tiers de la population de Voronej a fait des études supérieures. La ville est à juste titre considérée comme le centre intellectuel de la région centrale de la Terre Noire. Les principales universités de la région - l'Université d'État de Voronej, l'Université technique d'État de Voronej et plusieurs autres - mènent avec succès des développements de recherche dans le domaine des nanomatériaux et de la nanoélectronique. Les entreprises de Voronej ont également des projets innovants et des développements technologiques, où la plus grande attention est accordée aux travaux prometteurs sur la thermoélectricité et à la création d'une base élémentaire sur des nanocristaux de silicium en forme de moustache, ainsi que sur d'autres sujets connexes. Ainsi, JSC Voronezh ITC, en collaboration avec VSTU, s'engage avec succès dans la R&D pour développer une cellule solaire nanocomposite hautement efficace. Le parc technologique Sodrugestvo met en œuvre le projet « Développement d'équipements technologiques pour la production de mélanges, de nanofibres et de nanotubes contenant des fullerènes ». Des centres de développement de la nanoindustrie sont créés avec la participation d'entreprises de haute technologie et d'universités de la région. Parmi ces centres, on peut souligner : le Centre Fonon sur la base d'OJSC NPO RIF Corporation et Industrial Nanotechnologies sur la base de Cosmos-Oil-Gas LLC.

Les entreprises industrielles dans le domaine des nanotechnologies accordent la plus grande attention aux développements dans les domaines suivants : thermoélectricité, développement d'éléments à base de nanocristaux de silicium de type moustache, etc. De petites entreprises innovantes spécialisées dans le développement des nanotechnologies sont créées.
Sur la base des développements de VSU, Corrosion Protection LLC a été créée, promouvant le marché nouvelle technologie revêtement de nanostructures de zinc. JSC Rikon travaille également dans cette direction, en créant des condensateurs fondamentalement nouveaux utilisant des fullerènes.

JSC "Voronej ITC" en collaboration avec VSTU est engagée dans la R&D pour développer une cellule solaire nanocomposite à haute efficacité. Le parc technologique Sodrugestvo met en œuvre le projet « Développement d'équipements technologiques pour la production de mélanges, de nanofibres et de nanotubes contenant des fullerènes ».

Des chimistes de l'Université agraire d'État de Voronej ont inventé un filtre à eau domestique durable qui, selon eux, n'a pas d'analogue dans le monde. Le filtre, créé par les employés de VSAU et de la société Aqua, est basé sur la nanotechnologie. Selon Ivan Gorelov, chef du projet et chef du laboratoire de chimie de la Faculté de technologie et des sciences des produits, la synthèse du matériau filtrant est réalisée à partir de nanoparticules de dioxyde de silicium, de carbone et d'argent. Ils sont d'abord préparés comme matières premières, puis combinés dans des proportions strictes, séchés pour fabriquer des granulés et cuits à une température de 1 000 ºC sans oxygène.

Selon les scientifiques, la particularité du nouveau filtre, outre l'utilisation de nanoparticules, réside dans le fait qu'il élimine les impuretés d'origine humaine - principalement les composés de fer, les produits pétroliers, ainsi que les ions de métaux lourds (plomb, mercure, zinc, cadmium, cuivre). La composition minérale naturelle de l'eau reste inchangée.
Le nanocomposite dont est équipé notre filtre possède des propriétés universelles. A l'état sec, il est capable d'absorber les vapeurs de benzène, de toluène, d'hexane, d'acétone ainsi que la fumée. Par conséquent, il peut trouver une application, par exemple, dans les dispositifs de protection dans des situations d'urgence pour la protection du personnel de secours et pour la protection des travailleurs de l'industrie des peintures et vernis.
Des clients d'Europe et d'Asie ont déjà manifesté leur intérêt pour les filtres. La ligne industrielle pour leur production à l'Université agraire d'État de Voronej sera mise en service début 2013. Des centres de développement de la nanoindustrie sont créés avec la participation d'entreprises de haute technologie et d'universités de la région.

3.2 Actuellement, dans la région, il existe 14 entreprises et organisations travaillant dans le domaine de l'industrie des nanotechnologies : JSC Voronezhsintezkauchuk, JSC NPO RIF Corporation, JSC VZPP-S, JSC KBKhA, JSC Concern Sozvezdie, Voronezh State University, Voronezh State Technical University, Komnet LLC. , Vodmashoborudovanie Plant OJSC, etc. Une vingtaine de projets industriels dans le domaine de la nanoindustrie sont déjà mis en œuvre dans la région. Et il y a environ 30 projets en cours de développement rien qu'à l'Université d'État de Voronej.
Les principaux domaines d'application de la R&D pour la nanoindustrie de la région de Voronej sont les domaines suivants :
. Nanotechnologies dans l'industrie de l'énergie et des carburants. Les entreprises et les organisations de la région de Voronej mettent en œuvre des projets visant à production industrielle polysilicium pour batteries solaires, matériaux thermoélectriques pour augmenter l'efficacité énergétique des machines et des mécanismes, nanomodification des types de carburants et liquides présents sur le marché.
. Nanotechnologies dans la fabrication d'instruments et l'électronique. Les développements dans le domaine de la nanoindustrie dans la région de Voronej visent le développement et la production de microscopes électroniques à balayage et à force atomique, de microcircuits, de cartes de circuits imprimés et de câbles en guirlande.
. Nanotechnologie dans l'industrie aérospatiale. Dans le cadre de cette industrie, dans la région de Voronej, des entreprises et des organisations dans le domaine de la nanotechnologie effectuent des essais pilotes et préparent la production de composites résistants à la chaleur et d'autres nanomodifiés, des matériaux fondamentalement nouveaux pour l'industrie des fusées et de l'aéronautique.
. Nanotechnologies en génie mécanique. Dans l'industrie désignée, les entreprises et les organisations de la nanoindustrie de la région de Voronej travaillent à la production de systèmes de création de nanomatériaux.
. Nanotechnologie en médecine. Les entreprises et organisations de la nanoindustrie de la région de Voronej mettent en œuvre des projets visant à créer de nouvelles méthodes de traitement et de diagnostic des patients. Une part importante des projets prometteurs vise à créer des technologies de substitution aux importations de produits étrangers. médicaments.
. Nanotechnologies dans l'industrie des matériaux de construction. Ces dernières années, il n’y a eu pratiquement aucune introduction de nouvelles technologies dans le secteur de la construction. Entre-temps, les entreprises et les organisations de la nanoindustrie de la région de Voronej disposent d'un potentiel de développement important, destiné à améliorer considérablement la qualité de la construction dans la région et dans la Fédération de Russie.
. Nanotechnologies dans l'industrie alimentaire. Les développements actuels des entreprises et organisations de la nanoindustrie dans la région de Voronej comprennent des technologies de purification de l'eau et de modification des produits alimentaires afin d'améliorer leurs propriétés nutritionnelles.

3.3 Dans la région de Voronej, des nanoproduits sont actuellement activement introduits pour améliorer qualitativement la santé des habitants de Voronej. Un exemple est celui des produits de la société Nano Hightech, en particulier un hexagone en nanocéramique. La nanocéramique est un matériau unique qui synthétise plusieurs composants principaux : roches volcaniques, pierre de Kym-Gan, germanium naturel, titane, pouzzolane et barodon, broyés en unités de taille nanométrique. Grâce à cela, la société Nano Hitech Hanguk Nano Medical a fabriqué un produit unique : la nanocéramique (NC). Les matières premières obtenues subissent un processus de pressage, de moulage et de cuisson à une température de 1 300°C dans un four électrique. Les hexagones cuits et polis sont ensuite façonnés à la main en champs de mosaïque denses destinés à être utilisés dans la production de quincaillerie. Cet hexagone est conçu pour soulager la douleur, éliminer les odeurs désagréables et structurer les liquides.

Comme nous l'assure le constructeur, il :
. active les processus de microcirculation,
. rétablit les échanges énergétiques perturbés,
. a des propriétés bactéricides,
. accélère le processus de guérison des plaies, écorchures, contusions, brûlures,
. garde les aliments frais longtemps, élimine les odeurs désagréables (lors de la mise de l'Hexagone dans un réfrigérateur, un placard ou des chaussures),
. contribue à augmenter la fertilité du sol (lors d'un arrosage avec de l'eau chargée ou de la mise en terre de l'Hexagone),
. affecte la structure des liquides,
. soulage la douleur et l'inflammation.
Bien sûr, il n'existe pas encore beaucoup de produits destinés aux consommateurs de masse, mais les progrès ne s'arrêtent pas et nous pouvons supposer que dans les 5 à 10 prochaines années, nous pourrons voir de nouveaux produits de consommation.

Conclusion
Comme cela a été répété à maintes reprises, les nanotechnologies ouvrent de grandes perspectives pour le développement de nouveaux matériaux, l'amélioration des communications, le développement de la biotechnologie, de la microélectronique, de l'énergie et de l'armement. Parmi les avancées scientifiques les plus probables, les experts citent l'augmentation des performances informatiques, la restauration des organes humains à l'aide de tissus nouvellement recréés, la production de nouveaux matériaux directement à partir d'atomes et de molécules donnés, et l'émergence de nouvelles découvertes en chimie et en physique qui pourraient avoir un impact révolutionnaire. impact sur le développement de la civilisation.
On espère que la nanotechnologie résoudra les problèmes énergétiques grâce à l'utilisation d'un éclairage plus efficace, de piles à combustible, de batteries à hydrogène, de cellules solaires, de distribution de sources d'énergie, de décentralisation de la production et de stockage d'énergie grâce à une mise à jour qualitative du système électrique.
Le plus important est que le concept de « nanotechnologie » ne devienne pas une faille derrière laquelle se cachent des scientifiques, des entrepreneurs, des entreprises et des fonctionnaires malhonnêtes.
Actuellement, seules des avancées modestes en matière de nanotechnologie sont disponibles sur le marché, comme les revêtements autonettoyants, les vêtements intelligents et les emballages qui conservent les aliments frais plus longtemps. Cependant, les scientifiques prédisent la marche triomphale de la nanotechnologie dans un avenir proche, en s'appuyant sur le fait de sa pénétration progressive dans tous les secteurs de production.
Comme nous l'avons déjà mentionné, les possibilités d'utilisation des nanotechnologies sont inépuisables : depuis les ordinateurs microscopiques qui tuent les cellules cancéreuses jusqu'aux moteurs de voiture, ne polluent pas l’environnement, mais les grandes perspectives s’accompagnent le plus souvent de grands dangers. Prenons, par exemple, les réalisations dans le domaine de l'énergie atomique et les tristes conséquences Accident de Tchernobyl ou la tragédie d'Hiroshima et de Nagasaki. Les scientifiques du monde entier doivent clairement comprendre aujourd’hui que de telles expériences « infructueuses » ou négligences peuvent se transformer à l’avenir en une tragédie qui menace l’existence de toute l’humanité et de la planète dans son ensemble.
À cet égard, il devient clair pourquoi, depuis l'avènement même de la nanotechnologie, son développement a été entravé par des craintes, dont certaines appartiennent clairement à la catégorie de la science-fiction, mais d'autres ne sont cependant pas du tout infondées.
Dans un avenir proche, il est prévu de créer des matériaux « intelligents » dotés de mémoire, des matériaux auto-réparateurs, des nanorobots qui existent à l'intérieur du corps humain et assurent son fonctionnement normal, l'exploration de zones lointaines de l'espace par des nanorobots, etc.
Les premières prévisions sur le développement des nanotechnologies, perçues comme un film de science-fiction, se réalisent, et en avance.
Ainsi, l’utilisation des nanotechnologies en biophysique en est à ses tout premiers stades de développement. Mais malgré cela, il est déjà clair aujourd'hui que c'est l'introduction de méthodes nanotechnologiques et biophysiques dans la biologie « classique » qui nous permettra d'obtenir les résultats les plus incroyables et les plus étonnants. De nombreux chercheurs pensent même que l’espèce biologique « Homo sapiens » sera presque entièrement remplacée par une nouvelle espèce biologique au cours du prochain siècle. Cette personne sera une synthèse complexe de modifications génétiques et d'implantation de systèmes technologiques. Les composants électroniques placés directement dans le corps humain assureront une communication continue avec des réseaux comme Internet. Mais pour l’instant, ce ne sont que des prédictions d’un avenir possible, peut-être plus lointain que nous le souhaiterions, mais néanmoins fascinant par ses possibilités fantastiques.
Ma première tentative de connaissance de la nanotechnologie et des nanoidées a eu lieu. Elle a confirmé mes réflexions sur une étude plus approfondie du matériel dans ce domaine. Je suis convaincu qu'en devenant étudiant, non seulement je ne me désintéresserai pas du problème posé, mais je ferai également tout mon possible pour analyser le problème à partir de nouveaux sommets de connaissances. Après tout, la confiance dans les grandes perspectives de la nanotechnologie pour notre civilisation, pour notre avenir, n'est pas seulement une confiance... C'est une foi dans la science, dans son triomphe ! La course aux technologies donne le rythme de la vie, et pour réussir une personne moderne, vous devez non seulement suivre le rythme, mais aussi être en avance sur eux !

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10. Journal « Actualités industrielles », n° 1. 2010.

Ministère de l'Enseignement Général et Professionnel région de Rostov

établissement d'enseignement professionnel budgétaire de l'État de la région de Rostov

"Collège multidisciplinaire Tarasovsky"

Projet pédagogique

sur le thème : « L'influence de la nanotechnologie sur le développement du futur »

Chef de chantier :

Barsova T.N.

Professeur de technologie

P. Tarassovski

2017

Contenu

Introduction………………………………………………………………………………3

L’émergence des nanotechnologies…………………………………………….4

Les nanotechnologies en Russie……………………………………………………5

Portée de la nanotechnologie……………………………………….7

L'avenir des nanotechnologies, problèmes et perspectives………………………9

Analyse…………………...12

Conclusion……………………………………………………………...13

Liste des références……………………………………………………….14

Introduction

Notre époque de nanotechnologie moderne ne s'arrête pas, c'est pourquoi de nouvelles découvertes se produisent chaque jour.

La pertinence de ce sujet est due à l'importance de la nanotechnologie dans nos vies et dans la société mondiale et à l'influence de la nanotechnologie sur le développement du futur.

La nanotechnologie est un concept clé du début du 21ème siècle, symbole d'une nouvelle révolution scientifique et technologique. Il s’agit des technologies « les plus élevées », pour le développement desquelles les principales puissances économiques dépensent aujourd’hui des milliards de dollars.

Selon les prévisions des scientifiques, les nanotechnologies du 21e siècle produiront la même révolution dans la manipulation de la matière que les ordinateurs ont produite dans la manipulation de l'information au 20e siècle.

Parmi les avancées scientifiques les plus probables, les experts citent l'augmentation significative des performances informatiques, la restauration des organes humains à partir de tissus nouvellement recréés, la production de nouveaux matériaux créés directement à partir d'atomes et de molécules donnés, ainsi que de nouvelles découvertes en chimie et en physique.

Buts et objectifs du travail :

Développez le concept de nanotechnologie, étudiez les orientations de la science.

Étudier l’histoire de la nanotechnologie

Analyser l'utilisation des propriétés des objets et des matériaux

Étudier les principales tâches de la nanotechnologie

Explorez l'application de la nanotechnologie à la vie humaine

Réaliser une analyse des impacts positifs et négatifs de cette technologie lorsqu’elle est utilisée dans les industries de la construction, de la construction mécanique, de l’énergie, du nucléaire et de l’électricité.

L'émergence des nanotechnologies

La première mention de méthodes qui seront plus tard appelées nanotechnologies est associée au discours de Richard Feynman"Il y a beaucoup de place là-bas.", réalisé par lui en 1959, dans lequel il suggérait qu'il était possible de déplacer mécaniquement des atomes uniques à l'aide d'un manipulateur de taille appropriée, au moins un tel processus ne contredirait pas les lois physiques actuellement connues.

La nanotechnologie est la technologie des objets dont les dimensions sont d'environ 10 -9 m (atomes, molécules). Les processus nanotechnologiques obéissent aux lois de la mécanique quantique.

Les défis de la nanotechnologie

La tâche la plus importante de la nanotechnologie est la conception, la création et la synthèse de matériaux et d'objets dotés de propriétés prédéterminées. Établir la dépendance des propriétés physicochimiques de la taille d'une nanoparticule ou du nombre d'atomes qu'elle contient est l'une des tâches principales de la nanotechnologie.

La prochaine étape de la nanotechnologie est la création ciblée non pas de matériaux, mais de produits finis dotés de caractéristiques qualitatives et d'objectifs fondamentalement nouveaux.

Nanotechnologie en Russie

À l’heure actuelle, la Russie n’est pas le leader incontesté dans le domaine des nanotechnologies. La part des « nano » russes sur le marché mondial est encore très faible et ne représente que 0,07 %. Il y a plusieurs raisons à cela. Tout d'abord, le financement insuffisant dans ce domaine et le manque de spécialistes qualifiés.

Le palmier appartient à deux pays : les États-Unis et le Japon. Cela n'est pas surprenant, puisque le Japon a été le premier à investir activement dans le développement de ce domaine scientifique, puis les États-Unis, suivis des pays européens, ont rejoint la course au leadership mondial dans le domaine des nanotechnologies. La Chine, qui a récemment impressionné le monde dans divers domaines, prend également de l’ampleur. La Russie a récemment rejoint cette « course ». L'étape suivante a été la signature de l'initiative présidentielle « Stratégie pour le développement de la nanoindustrie » par le Président de la Fédération de Russie le 24 avril 2007.

La modernisation de l’économie russe est impossible sans l’essor de la science nationale. Aujourd’hui, pour la plupart des gens, la « nanotechnologie » est la même abstraction que la technologie nucléaire dans les années 30 du siècle dernier. Toutefois, la nanotechnologie est déjà en train de devenir direction clé développement de l’industrie et de la science modernes.

19 juillet 2007 pour « mise en œuvre » politique publique dans le domaine de la nanotechnologie, développement d'infrastructures innovantes dans le domaine de la nanotechnologie, mise en œuvre de projets pour la création de nanotechnologies et de nanoindustries prometteuses », la société d'État « Rusnano » a été créée.

En novembre 2007, le gouvernement de la Fédération de Russie a alloué 130 milliards de roubles aux activités de la société, qui ont été apportés au capital autorisé de Rusnano.

Aujourd'hui, la société compte certains des meilleurs spécialistes du pays, qui doivent établir une coopération mutuellement bénéfique entre la science, les entreprises et le gouvernement.

Le 8 octobre 2008, la « Société nanotechnologique de Russie » a été créée, dont les tâches comprennent « l'éducation société russe dans le domaine des nanotechnologies et la formation d’une opinion publique favorable au développement nanotechnologique du pays.

Pour mettre en œuvre les domaines scientifiques prioritaires, le 18 mars 2010, le président russe Dmitri Medvedev a annoncé la construction d’une « Silicon Valley » russe à Skolkovo. Le chef de l'Etat a noté que ce complexe sera créé pour travailler dans le domaine de cinq domaines prioritaires de modernisation - l'énergie, les technologies de l'information, les télécommunications, la technologie biomédicale, la technologie nucléaire.

Portée de la nanotechnologie

Les nanomatériaux dans la construction

Nanomatériaux pour la construction, sources d'énergie autonomes basées sur de puissants panneaux solaires, nanofiltres pour la purification de l'eau et de l'air.

L’ajout de nanoparticules (dont des nanotubes de carbone) au béton le rend plusieurs fois plus résistant.

Pour protéger les bâtiments du feu, les nanotechnologies proposent à la fois de nouveaux matériaux ininflammables (par exemple, des isolants de câbles contenant des nanoparticules d'argile) et des réseaux « intelligents » de capteurs nano-incendie ultra-sensibles.

Quant aux appareils électroménagers - réfrigérateurs, téléviseurs, appareils de plomberie, luminaires, équipements de cuisine - le champ d'application des nanotechnologies est inépuisable.

Les nanomatériaux dans l'industrie

À l’heure actuelle, les nanomatériaux sont les moins toxiques et les plus biocompatibles avec une cellule vivante (humaine, végétale, animale). Les nanomatériaux produits sont utilisés dans toutes les industries :

carburant (catalyseurs de carburant, indice d'octane croissant);

cosmétique (enrichissement en microéléments, propriétés bactéricides) ;

textile, chaussure (propriétés bactéricides et cicatrisantes des vêtements et chaussures) ;

peintures et vernis (vernis et peintures bactéricides, revêtements spéciaux) ;

cuir (traitement antifongique de la peau);

médical (médicaments de nouvelle génération, complexes nanovitaminés de microéléments) ;

dans le complexe agro-industriel (nanofertilisants, additifs alimentaires, stockage des produits), etc.

Industrie nanomédecine et chimique

Une direction de la médecine moderne basée sur l'utilisation des propriétés uniques des nanomatériaux et des nanoobjets pour suivre, concevoir et modifier les systèmes biologiques humains au niveau nanomoléculaire.

Nanotechnologie de l'ADN - utilise les bases spécifiques des molécules d'ADN et des acides nucléiques pour créer des structures clairement définies sur cette base.

La synthèse industrielle de molécules médicamenteuses et de préparations pharmacologiques est clairement une certaine forme(bis-peptides).

Nanotechnologie militaire.

Le tout premier fait de l'utilisation de la nanotechnologie à des fins militaires devrait peut-être être considéré comme l'étude d'un échantillon d'acier de Damas (connu pour sa plus grande résistance). Après avoir gravé la surface d'un échantillon de métal dans de l'acide chlorhydrique, les chercheurs ont découvert des objets filiformes avec des dimensions transversales nanométriques.

Une étude détaillée de la surface s'est avérée être des nanotubes de carbone à parois multiples, également remplis à l'intérieur de cémentite - carbure de fer Fe 3 C, qui a une dureté très élevée.

La création de divers types d'équipements de protection est l'un des domaines de recherche militaire dans le domaine des nanotechnologies.

L'avenir des nanotechnologies : problèmes et perspectives

Les nanotechnologies et les nanodispositifs constituent une étape naturelle vers l'amélioration systèmes techniques. Actuellement, seules des avancées modestes en matière de nanotechnologie sont disponibles sur le marché, comme les revêtements autonettoyants et les emballages qui permettent aux aliments de durer plus longtemps. produits frais nutrition. Cependant, les scientifiques prédisent la marche triomphale de la nanotechnologie dans un avenir proche.

Selon les prévisions de l'association américaine National Science Foundation, le volume du marché mondial des biens et services utilisant les nanotechnologies pourrait atteindre 1 000 milliards dans les 10 à 15 prochaines années. dollars :

Dans le domaine de la santé, les nanotechnologies peuvent augmenter l’espérance de vie et développer les capacités physiques humaines ;

Dans l’industrie pharmaceutique, environ la moitié de tous les produits dépendront de la nanotechnologie ;

DANS industrie chimique les catalyseurs nanostructurés sont déjà utilisés dans la production d’essence et dans d’autres procédés chimiques ;

Dans le secteur des transports, les nanotechnologies et les nanomatériaux permettront de créer des voitures plus légères, plus fiables et plus sûres ;

Dans l'agriculture et la protection de l'environnement, l'utilisation des nanotechnologies peut augmenter les rendements des cultures, fournir des moyens plus rentables de filtrer l'eau, réduire la pollution de l'environnement et économiser d'importantes ressources.

La nanotechnologie devrait résoudre les problèmes énergétiques grâce à un éclairage plus efficace, des piles à combustible, des batteries à hydrogène, des cellules solaires, une distribution des sources d'énergie et une décentralisation de la production.

Les scientifiques affirment que la recherche en nanotechnologie et dans d’autres domaines doit être arrêtée avant qu’elle ne nuise à l’humanité.

Les craintes concernant la nanotechnologie ont commencé à apparaître en 1986 après la publication de Engines of Creation de Drexler, dans lequel il a non seulement dressé un tableau utopique d'un avenir nanotechnologique, mais a également abordé « l'envers » de cette médaille.

L’un des problèmes qui lui paraissait le plus grave était ce qu’il appelait le « problème de la matière grise ». Le danger est que les nanorobots qui deviennent incontrôlables à la suite de dommages accidentels ou intentionnels aux systèmes de contrôle puissent commencer à se copier à l'infini, consommant autant d'énergie que possible. Matériau de construction tout sur son passage, y compris les forêts, les usines, les animaux domestiques et les humains. Le calcul montre que théoriquement, un tel nanorobot et sa progéniture seront capables de traiter toute la biomasse de la Terre en quelques heures.

Aujourd’hui, les questions suivantes se posent également :

Est-elle capable système éducatif former suffisamment de spécialistes qualifiés dans le domaine des nanotechnologies ?

La réduction du coût des produits grâce aux nanotechnologies pourrait-elle les rendre facilement accessibles aux terroristes ?

Quel serait l’effet de l’inhalation de certaines substances qui se forment actuellement à l’échelle moléculaire ?

Que se passera-t-il s’il est rejeté dans l’environnement ? grandes quantités des nanomatériaux, allant des puces informatiques à la peinture pour avions ? Les nanomatériaux provoqueront-ils des allergies ?

L’invasion de nanoparticules dans notre corps entraînera-t-elle des conséquences imprévisibles ?

Ces questions, ainsi que d’autres, auxquelles sont confrontés les chercheurs aujourd’hui sont en effet très pertinentes et importantes. Dans la course aux nanotechnologies, les scientifiques doivent assumer l'entière responsabilité de la vie et de la santé des autres, afin de ne pas se transformer en fanatiques insouciants, sans prendre la peine de penser aux conséquences tragiques et aux catastrophes possibles.

Analyse impacts positifs et négatifs

Avantage:

La nanotechnologie contribuera à créer une nouvelle génération de médicaments. Beaucoup maladies incurables sera vaincu.

De nouveaux types d’armes et de nouveaux systèmes de défense seront créés sur la base des nanotechnologies, ce qui améliorera la capacité de défense du pays.

Grâce au développement des nanotechnologies, une révolution informatique va se produire.

Les nanotechnologies résoudront les problèmes énergétiques ; leur mise en œuvre permettra d'utiliser plus efficacement les technologies traditionnelles et ouvrira la voie à de nouvelles sources d'énergie.

Nuire:

La nanotechnologie provoquera de nouvelles maladies, contre lesquelles même les nouveaux « nanomédicaments » ne pourront pas sauver.

De nouvelles armes basées sur la nanotechnologie pourraient tomber entre les mains des terroristes, conduisant au chaos et à la guerre.

Le développement de nanocapteurs, nanocapteurs et autres systèmes d'affichage et de transmission d'informations mettra fin à terme à la vie privée.

Le développement de l’industrie de production de nanomatériaux entraînera une pollution environnementale encore plus grave.

Conclusion

1. La nanotechnologie est un symbole de l'avenir, l'industrie la plus importante, sans laquelle elle serait impensable la poursuite du développement civilisation.

2.Les possibilités d'utilisation des nanotechnologies sont pratiquement inépuisables - depuis les ordinateurs microscopiques qui tuent les cellules cancéreuses jusqu'aux moteurs de voiture qui ne polluent pas l'environnement.

3. Actuellement, les nanotechnologies constituent un domaine de recherche très étendu, comprenant un certain nombre de domaines de la physique, de la chimie, de la biologie, de l'électronique, de la médecine et d'autres sciences.

4. La nanotechnologie en est aujourd’hui à ses balbutiements et elle recèle un énorme potentiel. À l’avenir, les scientifiques devront résoudre de nombreuses questions liées aux nanosciences et comprendre leurs secrets les plus profonds. Malgré cela, les nanotechnologies ont déjà un impact très grave sur la vie de l'homme moderne.

5. De grandes perspectives entraînent également de grands dangers. À cet égard, les gens devraient être extrêmement attentifs aux possibilités sans précédent de la nanotechnologie et orienter leurs recherches à des fins pacifiques. Sinon, il pourrait mettre sa propre existence en danger.

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Particularité de la nanotechnologie Contexte historique Nanorobots Champ d'application des nanorobots (actuellement) Dispositions fondamentales Microscopie à force atomique Nanoparticules Auto-organisation des nanoparticules Sciences avancées Industrie des nanotechnologies Nanotechnologie en médecine Brevets dans le domaine de la nanotechnologie et volumes d'investissement L'US Science Foundation et ses investissements dans la nanotechnologie

Quelle est la différence entre la nanotechnologie et le reste ? La nanotechnologie est un domaine interdisciplinaire de sciences et technologies fondamentales et appliquées, traitant d'une combinaison de justification théorique, de méthodes pratiques de recherche, d'analyse et de synthèse, ainsi que de méthodes de production et d'utilisation de produits ayant une structure atomique donnée par manipulation contrôlée. d'atomes et de molécules individuels. La définition souvent utilisée de la nanotechnologie comme un ensemble de méthodes permettant de travailler avec des objets de taille inférieure à 100 nanomètres ne décrit pas avec précision à la fois l'objet et la différence entre la nanotechnologie et les technologies et disciplines scientifiques traditionnelles. Les nanotechnologies sont qualitativement différentes des disciplines traditionnelles, car à à de telles échelles, les technologies macroscopiques conventionnelles pour manipuler la matière ne sont souvent pas applicables, et les phénomènes microscopiques, négligeablement faibles aux échelles conventionnelles, deviennent beaucoup plus significatifs : les propriétés et les interactions d'atomes individuels et de molécules ou d'agrégats de molécules, les effets quantiques.

Contexte historique De nombreuses sources, principalement en anglais, associent la première mention de méthodes qui seront plus tard appelées nanotechnologies au célèbre discours prononcé par Richard Feynman en 1959 au California Institute of Technology lors de la réunion annuelle de l'American Physical Society. Richard Feynman a suggéré qu'il était possible de déplacer mécaniquement des atomes uniques à l'aide d'un manipulateur de taille appropriée, au moins un tel processus ne contredirait pas les lois de la physique connues aujourd'hui. Il a suggéré de réaliser ce manipulateur de la manière suivante. Il est nécessaire de construire un mécanisme qui créerait une copie de lui-même, seulement d'un ordre de grandeur inférieur. Le mécanisme plus petit créé doit à nouveau créer une copie de lui-même, encore une fois d'un ordre de grandeur plus petit, et ainsi de suite jusqu'à ce que les dimensions du mécanisme soient proportionnelles aux dimensions de l'ordre d'un atome. Dans ce cas, il sera nécessaire d'apporter des modifications à la structure de ce mécanisme, puisque les forces gravitationnelles agissant dans le macrocosme auront de moins en moins d'influence, et que les forces d'interactions intermoléculaires et les forces de Van der Waals influenceront de plus en plus le fonctionnement de Le mécanisme. La dernière étape du mécanisme résultant assemblera sa copie à partir d'atomes individuels. En principe, le nombre de ces copies est illimité : il sera possible de créer n'importe quel nombre de telles machines en peu de temps. Ces machines pourront assembler des macro-choses de la même manière, par assemblage atomique. Cela rendra les choses beaucoup moins chères : de tels robots (nanorobots) n'auront besoin que de recevoir le nombre requis de molécules et d'énergie, et d'écrire un programme pour assembler les éléments nécessaires. Jusqu'à présent, personne n'a pu réfuter cette possibilité, mais personne n'a encore réussi à créer de tels mécanismes. L'inconvénient fondamental d'un tel robot est l'impossibilité de créer un mécanisme à partir d'un seul atome. Le terme « nanotechnologie » a été utilisé pour la première fois par Norio Taniguchi en 1974. Il a utilisé ce terme pour décrire la production de produits de plusieurs nanomètres. Emplacement central Ses recherches ont porté sur des calculs mathématiques, à l'aide desquels il a été possible d'analyser le fonctionnement d'un appareil de plusieurs nanomètres.

Nanorobots Les nanorobots, ou nanobots, sont des robots de taille comparable à une molécule (moins de 10 nm), ayant pour fonctions de se déplacer, de traiter et de transmettre des informations et d'exécuter des programmes. À l'heure actuelle (2009), il n'a pas été possible de créer de véritables nanorobots. Certains scientifiques affirment que certains composants des nanorobots ont déjà été créés. Les nanorobots capables de créer des copies d'eux-mêmes, c'est-à-dire de s'auto-reproduire, sont appelés réplicateurs. La possibilité de créer des nanorobots a été évoquée dans son livre « Machines of Creation » du scientifique américain Eric Drexler. L'idée des nanorobots est largement utilisée dans la science-fiction moderne. D'autres définitions décrivent un nanorobot comme une machine capable d'interagir avec précision avec des objets à l'échelle nanométrique ou capable de manipuler des objets à l'échelle nanométrique. En conséquence, même les grands appareils tels qu’un microscope à force atomique peuvent être considérés comme des nanorobots, car ils manipulent des objets à l’échelle nanométrique. De plus, même les robots ordinaires capables de se déplacer avec une précision nanométrique peuvent être considérés comme des nanorobots. Les nanorobots en sont principalement au stade de la recherche, mais certains prototypes primitifs de machines moléculaires ont déjà été créés. Par exemple, un capteur doté d'un commutateur d'environ 1,5 nm, capable de compter des molécules individuelles dans des échantillons chimiques. D'abord application utile Les nanomachines, si elles apparaissent, sont destinées à la technologie médicale, où elles pourraient être utilisées pour identifier et détruire les cellules cancéreuses. Ils peuvent également détecter des substances toxiques substances chimiques V environnement et mesurer leurs niveaux de concentration. L'Université Rice a récemment fait la démonstration de nanodispositifs destinés à réguler les processus chimiques dans les voitures modernes.

Champ d'application Diagnostic précoce du cancer et administration ciblée de médicaments aux cellules cancéreuses Instruments biomédicaux Chirurgie Pharmacocinétique Surveillance des patients diabétiques Production de dispositifs à partir de molécules individuelles selon ses dessins par assemblage moléculaire par des nanorobots Utilisation militaire comme outils de surveillance et d'espionnage, ainsi que armes Recherche et développement spatial (par exemple, sondes von Neumann capables de transporter un canon Gauss en orbite terrestre basse)

Microscopie à force atomique L'une des méthodes utilisées pour étudier les nanoobjets est la microscopie à force atomique. À l'aide d'un microscope à force atomique (AFM), vous pouvez non seulement voir des atomes individuels, mais également les influencer de manière sélective, en particulier déplacer les atomes le long de la surface. Les scientifiques ont déjà réussi à créer des nanostructures bidimensionnelles en surface grâce à cette méthode. Par exemple, au centre de recherche IBM, en déplaçant séquentiellement des atomes de xénon sur la surface d'un monocristal de nickel, les employés ont pu tracer trois lettres du logo de l'entreprise à l'aide de 35 atomes de xénon. Lors de telles manipulations, un certain nombre de difficultés techniques surviennent. En particulier, il est nécessaire de créer des conditions d'ultra-vide, il est nécessaire de refroidir le substrat et le microscope à des températures ultra-basses (4-10 K), la surface du substrat doit être atomiquement propre et atomiquement lisse, pour laquelle des méthodes spéciales de préparation sont utilisées. Le substrat est refroidi afin de réduire la diffusion superficielle des atomes déposés.

Nanoparticules Mode actuelle La miniaturisation a montré qu'une substance peut avoir des propriétés complètement nouvelles si l'on prend une très petite particule de cette substance. Les particules dont la taille varie de 1 à 1 000 nanomètres (plus de 100 nanomètres peuvent être appelés nanoparticules) sont généralement appelées « nanoparticules ». Par exemple, il s’est avéré que les nanoparticules de certains matériaux possèdent de très bonnes propriétés catalytiques et d’adsorption. D'autres matériaux présentent des propriétés optiques étonnantes. Par exemple, des films ultra-fins de matériaux organiques sont utilisés pour fabriquer des cellules solaires. De telles batteries, bien qu’elles aient un rendement quantique relativement faible, sont moins chères et peuvent être mécaniquement flexibles. Il est possible de réaliser l'interaction de nanoparticules artificielles avec des objets naturels de taille nanométrique, des protéines, acides nucléiques etc. Complètement purifiées, les nanoparticules peuvent s’auto-assembler dans certaines structures. Cette structure contient des nanoparticules strictement ordonnées et présente souvent des propriétés inhabituelles. Les nanoobjets sont répartis en 3 classes principales : les particules tridimensionnelles obtenues par explosion de conducteurs, synthèse plasma, réduction de films minces, etc., les objets films bidimensionnels obtenus par méthodes de dépôt moléculaire, CVD, ALD, méthode de dépôt d'ions, etc. , objets moustaches unidimensionnels, ces objets sont obtenus par la méthode de stratification moléculaire, en introduisant des substances dans des micropores cylindriques, etc. Il existe également des nanocomposites, des matériaux obtenus en introduisant des nanoparticules dans des matrices quelconques. A l'heure actuelle, seule la méthode de microlithographie est largement utilisée, qui permet d'obtenir des objets insulaires plats d'une taille de 50 nm à la surface des matrices ; elle est utilisée en électronique.

Auto-organisation des nanoparticules L'une des questions les plus importantes auxquelles sont confrontées les nanotechnologies est de savoir comment forcer les molécules à se regrouper d'une certaine manière, à s'auto-organiser, afin d'obtenir finalement de nouveaux matériaux ou dispositifs. Ce problème est traité par la branche de la chimie supramoléculaire. Il n'étudie pas des molécules individuelles, mais les interactions entre molécules qui, lorsqu'elles sont organisées d'une certaine manière, peuvent donner naissance à de nouvelles substances. Il est encourageant de constater que des systèmes et des processus similaires existent réellement dans la nature. Ainsi, on connaît des biopolymères capables de s’organiser en structures spéciales. Un exemple est celui des protéines qui peuvent non seulement se replier sous une forme globulaire, mais également former des structures complexes comprenant plusieurs molécules protéiques (protéines). Il existe déjà une méthode de synthèse utilisant les propriétés spécifiques de la molécule d’ADN. L'ADN complémentaire est prélevé, une molécule A ou B est reliée à l'une des extrémités. Nous avons 2 substances : -- --A et ----B, où ---- une image conventionnelle d'une seule molécule d'ADN. Or, si vous mélangez ces 2 substances, des liaisons hydrogène se forment entre les deux simples brins d’ADN, ce qui attirera les molécules A et B l’une vers l’autre. Décrivons grossièrement la connexion résultante : ====AB. La molécule d'ADN peut être facilement retirée une fois le processus terminé.

Sciences apparues grâce aux nanotechnologies Nanomédecine (surveillance, correction, conception et contrôle de systèmes biologiques humains au niveau moléculaire à l'aide de nanodispositifs et de nanostructures) Nanoélectronique (un domaine de l'électronique qui développe les bases physiques et technologiques pour la création de circuits électroniques intégrés avec des caractéristiques topologiques tailles d'éléments inférieures à 100 nm.) Nano-ingénierie ( activités scientifiques et pratiques conception humaine, fabrication et application d'objets ou de structures de taille nanométrique, ainsi que d'objets ou de structures créés par des méthodes nanotechnologiques.) Nanoionique (propriétés, phénomènes, effets, mécanismes de processus et applications liés au transport rapide d'ions dans les nanosystèmes à l'état solide.) Nanorobotique (science appliquée engagée dans le développement de systèmes techniques automatisés (robots) dans le domaine de la nanotechnologie.) Nanochimie (science qui étudie les propriétés de diverses nanostructures, ainsi que le développement de nouvelles méthodes pour leur production, leur étude et leur modification )

Nanotechnologies en Russie La société d'État « Société russe des nanotechnologies » (RUSNANO) a été créée par la loi fédérale 139-FZ du 19 juillet 2007 pour « mettre en œuvre la politique de l'État dans le domaine des nanotechnologies, développer des infrastructures innovantes dans le domaine des nanotechnologies, mettre en œuvre des projets pour la création de nanotechnologies et de nanoindustries prometteuses. La société résout ce problème en agissant comme co-investisseur dans des projets de nanotechnologies présentant un potentiel économique ou social important. La participation financière de l'entreprise dès les premières étapes des projets réduit les risques de ses partenaires - investisseurs privés. La société participe à la création d'infrastructures de nanotechnologie, par exemple des centres à usage collectif, des incubateurs d'entreprises et des fonds d'investissement précoce. RUSNANO choisit domaines prioritaires des investissements basés sur des prévisions de développement à long terme, dans l'élaboration desquels participent d'éminents experts russes et mondiaux. Le gouvernement de la Fédération de Russie a alloué 130 milliards de roubles aux activités de la société, qui ont été ajoutés au capital autorisé de RUSNANO en novembre 2007. En juin 2008, les fonds temporairement disponibles ont été placés sur des comptes auprès de huit banques commerciales conformément aux recommandations du ministère des Finances de la Fédération de Russie. Les organes directeurs sont le conseil de surveillance, le conseil d'administration et le directeur général. En septembre 2008 directeur général Anatoly Borisovich Chubais a été nommé à la Société russe de nanotechnologie.

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Nanotechnologie

La nanotechnologie est un domaine des sciences appliquées et de la technologie qui traite de l'étude des propriétés des objets et du développement de dispositifs dont les dimensions sont de l'ordre de 10 à 9 m ou 10 nm. La nanotechnologie est une technologie permettant de manipuler la matière au niveau atomique et moléculaire afin de créer des nanostructures, des nanodispositifs et des matériaux dotés de propriétés particulières. La particularité de la nanotechnologie est que les processus considérés et les actions réalisées se déroulent dans la gamme nanométrique des échelles spatiales. Dans cette gamme de taille, les « matières premières » sont des atomes individuels, des molécules et des systèmes moléculaires. 1 nanomètre (nm) équivaut à un milliardième de mètre ou un millionième de millimètre. Qu’est-ce que « NANO » ?

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Richard Feynman est à l'origine de la nanotechnologie, il a proposé de nombreuses formulations différentes. Le terme « nanotechnologie » a été utilisé pour la première fois par Norio Taniguchi en 1974. Dans les années 1980, le terme a été utilisé par Eric K. Drexler, notamment dans son livre « Machines of Création : l'ère à venir de la nanotechnologie », publié en 1986 Richard Feynman Eric K. Drexler

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La nanotechnologie est actuellement activement recherchée dans environ 50 pays. Les leaders sont les États-Unis, le Japon, la Corée du Sud et l’Allemagne. La Russie se classe parmi les dix deuxièmes. Mais en termes de nombre de publications sur les nanothèmes, nous occupons une honorable 8ème place.

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Nanotechnologie en Russie

Étudier les propriétés des métaux sous forme de nanoparticules Créer des biopuces et des films minces Créer des manipulateurs des plus petites tailles

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Nanotechnologies que nous utilisons dans la vie :

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Utilisation de la nanotechnologie en médecine

Les Américains ont créé un matériau qui imite le vrai tissu osseux. En utilisant la méthode d’auto-assemblage de fibres imitant le collagène naturel, ils ont « planté » dessus des nanocristaux d’hydroxyapatite. Et ce n'est qu'alors que les propres cellules osseuses de la personne ont été collées à ce « mastic » - ce matériau peut être utilisé pour remplacer les défauts osseux après des blessures ou des opérations.

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Nanotechnologie et mode

La nanotechnologie a été utilisée pour la première fois dans la production de vêtements à la mode il y a environ un an. Depuis, certains créateurs de mode ont commencé à collaborer avec des scientifiques pour produire des modèles de « vêtements fonctionnels ». Il différera de celui auquel nous sommes habitués non seulement par son apparence, mais également par les propriétés du tissu à partir duquel il est fabriqué.

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Ne nécessite pas de lavage Il est impossible de tomber malade Ne laisse pas passer les gaz nocifs et protège de l'écologie moderne 1 m². Un mètre de tissu coûte environ 10 000. $

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Ordinateur dans une tasse thermos

L'étudiant en design Jason Farsai a imaginé un ordinateur Yuno intégré dans une tasse à café. La partie logicielle de ce mug-ordinateur sera constituée de widgets affichant la météo, les conditions routières, les cotations boursières, les emails, etc.

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Nokia et des spécialistes de l'Université de Cambridge ont récemment présenté un nouveau produit intéressant : un téléphone mobile Morph extensible fabriqué à l'aide de la nanotechnologie.

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Des satellites sont également créés sur la base de la nanotechnologie

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Nanorobots et ordinateurs

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Blague des nanotechnologues

La nanotoilet a reçu un prix au 49ème concours international de micrographie comme activité la plus farfelue de 2005. Au total, plus de 40 œuvres ont participé au concours, mais le projet de SII NanoTechnology s'est avéré le plus insolite. Le jury n'a jamais vu une telle utilisation des nanotechnologies !

Diapositive 15

Conclusion : L'impact de la nanotechnologie sur la vie promet d'être universel, ce qui entraînera des changements dans l'économie et affectera tous les aspects de la vie, du travail et des relations sociales. L'utilisation de matériaux innovants du 21ème siècle permettra de concrétiser les projets les plus inimaginables. Avec l'aide de la nanotechnologie, nous pourrons gagner du temps, obtenir plus d'avantages à moindre prix et améliorer constamment le niveau et la qualité de vie. La pierre d’achoppement de la nanotechnologie moderne est l’impossibilité de produire en masse des produits de haute technologie. Des résultats démontrant le potentiel des nanotechnologies ont déjà été obtenus, mais les technologies de production de masse n'existent pas encore.

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