PROJEKT KÁRTYA

Korcsoport: 8-10 évfolyam.

Relevancia: A nanotechnológiák szorosan kapcsolódnak a modern emberi élethez.

Cél: a nanotechnológiákkal és azok alkalmazási területeivel kapcsolatos elképzelések bővítése.

Projekt helyszíne: biológia, fizika, kémia, orvostudomány, katonai ügyek.

Projekt típusa: csoport.

A projekt időtartama: 2 héttől.

Problémás helyzet

A nanotechnológiának nevezett tudomány és technológia területe viszonylag újkeletű. Ennek a tudománynak a kilátásai grandiózusak. Maga a „nano” részecske az érték egymilliárd részét jelenti. Például egy nanométer a méter egy milliárdod része. Ezek a méretek hasonlóak a molekulákéhoz és az atomokéhoz. A nanotechnológiák pontos meghatározása a következő: a nanotechnológiák olyan technológiák, amelyek az anyagot atomok és molekulák szintjén manipulálják (ezért is nevezik a nanotechnológiát molekuláris technológiának). A nanotechnológia fejlődésének lendületét az a tudományos elképzelés adta, hogy a fizika szempontjából nincs akadálya annak, hogy közvetlenül atomokból hozzunk létre dolgokat.
Már ma is élvezhetjük a nanotechnológia előnyeit és új lehetőségeit:

• gyógyszer;
• gyógyszertan;
• ökológia;
• számítástechnika, információbiztonsági rendszerek;
• kommunikációs rendszerek;
• gépjármű-, traktor- és repülőgép-felszerelések;
• a közúti biztonság;
• új navigációs rendszerek.

Ezt követően a különböző tantárgyak tanára vagy tanárai felajánlják a tanulóknak, hogy kognitív érdeklődési körüknek megfelelően csoportokra oszlanak, és a nanotechnológiákat fedezzék fel a választott tudásterületükön.

Projektfeladat: tanulmányozza a nanotechnológiák történetét, a nanotechnológiák gondolatát, a nanotechnológiák alkalmazását különböző tudásterületeken, álmodjon meg és kínáljon több lehetőséget a nanotechnológiák felhasználására.

A projekt lehetséges terméke:

• esszé;
• jelentés;
• cikk;
• bemutatás.

A hallgatók információforrásai:

1. Kobayashi N. Bevezetés a nanotechnológiába. M.: Binom, 2005.
2. Chaplygin A. Nanotechnológiák az elektronikában. M.: Technosfera, 2005.

A projektfeladat elvégzéséhez szükséges erőforrások: csuka pikkely minták, szkenner, mikroszkópok.

Projekttevékenységek szervezése(a pályázatban).

Fő szakaszok	Tanulói tevékenységek ebben a szakaszban	A tanár tevékenysége ebben a szakaszban	Használt tanulási technológiák
1. Tájékozódás	Tematikus eligazodás, a projekt témájának meghatározása, a probléma keresése, elemzése, a projekt céljának kitűzése, a projekt nevének kiválasztása	Tanácsadó	Problémaalapú tanulás, esettanulmány, kreatív műhelyek technológiája
2. Fő	Fejlesztés, lehetséges projektlehetőségek megbeszélése, információk gyűjtése és tanulmányozása, csoportos projektben a felelősségek megosztása	Tanácsadó	Projekt módszer, probléma alapú tanulás
3. Fényvisszaverő	A projekt eredményeinek elemzése, a projekt minőségének önértékelése, a szükséges változtatások elvégzése	Lektori, "külső" szakértői csoportok kialakítása	Projekt módszer
4. Általánosítás, bemutatás	A szöveg elkészítése és a projekt védelme. Osztálytársak projektjeinek vizsgálata	Egyéni és csoportos konzultációk a tervezési munka tartalmáról és szabályairól. Szakértői vélemény. Összegzés, az elvégzett munka elemzése	Beszélgetés, szeminárium, kerekasztal

Teljesítményértékelés. Kollektív megbeszélésen és önértékelésen keresztül történik. A tanár felidézi azokat a kritériumokat, amelyek alapján a srácok értékelik munkájukat és mások munkáját: érvelés, meggyőzés, aktivitás, saját vélemény.

Töltse le a projekt összes anyagát

A nanotechnológiák nagyon aktívan lépnek be a tudományos kutatás területére, és onnan - a mindennapi életünkbe. A mesterségesen létrehozott nanoobjektumok folyamatosan meglepik a kutatókat tulajdonságaikkal, és a legváratlanabb perspektívákat ígérik alkalmazásukra. A nanotermékek pedig erősen befolyásolják az ember testi és lelki állapotát.

Letöltés:

Előnézet:

Nanotechnológia az életünkben
A nanotechnológia területén elért fejlesztéseket szinte minden iparágban alkalmazzák: az orvostudományban, a gépészetben, a gerontológiában, az iparban, a mezőgazdaságban, a biológiában, a kibernetikában, az elektronikában és az ökológiában. A nanotechnológiák segítségével lehetőség nyílik űrkutatásra, olajfinomításra, sok vírus legyőzésére, robotok létrehozására, természetvédelemre, ultragyors számítógépek építésére. A nanotechnológia fejlődése jobban megváltoztatja az emberiség életét, mint az írás, a gőzgép vagy az elektromosság fejlődése. A nanovilág összetett és még mindig viszonylag kevéssé tanulmányozott, és mégsem olyan messze tőlünk, mint néhány évvel ezelőtt tűnt.

Nanotechnológia az orvostudományban

Tól től nanotechnológiai fejlesztések az orvostudománybanforradalmi eredményekre vár a rák, különösen a veszélyes fertőzések elleni küzdelemben, a korai diagnózisban, a protetika területén. Mindezen területeken intenzív kutatás folyik. Eredményeik egy része már bekerült az orvosi gyakorlatba. Íme csak két figyelemre méltó példa:

A mikrobák elpusztításával és a daganatok elpusztításával a gyógyszerek általában csapást mérnek a test egészséges szerveire és sejtjeire. Emiatt a legsúlyosabb betegségek egy része továbbra sem gyógyítható megbízhatóan – a gyógyszereket túl kis adagokban kell alkalmazni. A kiút az, hogy a megfelelő anyagot közvetlenül az érintett sejtbe juttatjuk anélkül, hogy a többihez hozzáérnénk.

Ehhez nanokapszulákat hoznak létre, leggyakrabban biológiai részecskéket (például liposzómákat), amelyekbe a gyógyszer nanodózisát helyezik. A tudósok megpróbálják a kapszulákat bizonyos típusú sejtekre "hangolni", amelyeket a membránon keresztül kell elpusztítaniuk. Újabban megjelentek az első ilyen típusú ipari készítmények bizonyos típusú rák és más betegségek leküzdésére.

A nanorészecskék segítenek megoldani a szervezetbe történő gyógyszerszállítás egyéb problémáit. Tehát az emberi agyat a természet komolyan védi a szükségtelen anyagok vérereken keresztüli behatolásától. Ez a védelem azonban nem ideális. Könnyen legyőzik az alkohol-, koffein-, nikotin- és antidepresszánsok, de blokkolja magát az agy súlyos betegségei esetén. Belépésükhöz összetett műveleteket kell végrehajtania. Most tesztelik a gyógyszereknek az agyba juttatásának új módját nanorészecskék segítségével. Az „agygáton” szabadon áthaladó fehérje a „trójai faló” szerepét tölti be: egy kvantumpont (félvezető nanokristály) „csatlakozik” ennek a fehérjének a molekuláihoz, és vele együtt behatol az agysejtekbe. Míg a kvantumpontok csak a gát leküzdését jelzik, a jövőben a tervek szerint ezeket és más nanorészecskéket diagnosztikára és kezelésre is felhasználják.

Az emberi genom megfejtésének világméretű projektje már régóta befejeződött - a DNS-molekulák szerkezetének teljes meghatározása, amelyek testünk minden sejtjében megtalálhatók, és folyamatosan szabályozzák fejlődésüket, osztódásukat és megújulásukat. Az egyedi gyógyszerek felírásához, az örökletes betegségek diagnosztizálásához és prognózisához azonban nem általában, hanem egy adott beteg genomját kell megfejteni. De a dekódolási folyamat még mindig nagyon hosszú és drága.

A nanotechnológia érdekes módszereket kínál a probléma megoldására. Például nanopórusok alkalmazása - amikor egy molekula áthalad egy ilyen oldatba helyezett póruson, az érzékelő az elektromos ellenállás megváltoztatásával regisztrálja azt. Azonban sok mindent meg lehet tenni anélkül, hogy megvárnánk egy ilyen összetett probléma teljes megoldását. Léteznek már olyan biochipek, amelyek egy elemzésben több mint kétszáz „genetikai szindrómát” ismernek fel, amelyek egy-egy páciens különböző betegségeiért felelősek.

A nanotechnológia másik alkalmazási területe az egyes élő sejtek közvetlenül a szervezetben lévő állapotának diagnosztikája. Jelenleg szondákat tesztelnek, amelyek egy több tíz nanométer vastag optikai szálból állnak, amelyhez kémiailag érzékeny nanoelemet rögzítenek. A szonda a cellába kerül, és az optikai szálon keresztül információt továbbít az érzékeny elem reakciójáról. Ily módon valós időben lehet tanulmányozni a sejten belüli különböző zónák állapotát, és nagyon fontos információkat szerezni a finom biokémiájának megsértésével kapcsolatban. És ez a kulcs a súlyos betegségek diagnosztizálásához egy olyan szakaszban, amikor még nincsenek külső megnyilvánulások - és amikor a betegség sokkal könnyebben gyógyítható.

Érdekes példa a DNS-molekulák szekvenálására (a nukleotidszekvencia meghatározására) szolgáló új technológiák létrehozása. Az ilyen módszerek közül mindenekelőtt meg kell említeni a nanopórusos szekvenálást, azt a technológiát, amely a pórusok segítségével szubmikrontól milliméterig terjedő méretű részecskéket számol meg elektrolitoldatban. Amikor egy molekula áthalad egy póruson, az érzékelő áramkörében az elektromos ellenállás megváltozik. És minden új molekulát az aktuális változás regisztrál. A módszert kidolgozó tudósok fő célja az, hogy megtanulják felismerni az egyes nukleotidokat az RNS és a DNS összetételében.

Információs technológia

Az információs technológiák gyorsan fejlődnek a szemünk láttára. Nanotechnológia forradalmi módon alakítják át a berendezés miniatűrebbé és az egyéni emberi igényekhez jobban igazodó lehetőségével összefüggésben. Számos szerves molekulacsoport ismert, amelyek egyenirányítóként, vezető buszként vagy tárolóeszközként működhetnek. Egy bit információ tárolásához elméletileg csak egy molekulára van szükség. Az így készült merevlemez kapacitása sokszorosa lehet a mai társainak.

Napjaink egyik legígéretesebb területe a nanoelektronikában a nanohuzalok (nanowires) alkalmazása – különféle anyagokból készült szálak, amelyek vastagsága eléri a néhány nanométert. Egy tranzisztor "nyújtható" a nanovezeték mentén - feltételezik, hogy az ilyen tranzisztorok az "intelligens szövetben" elhelyezkedő rugalmas elektronikus áramkörök alapjaivá válnak. Természetesen megbízható technológiára lesz szükség ahhoz, hogy hatalmas tranzisztortömböket hozzunk létre nanovezetékeken, és elképesztő, hogy ennek egyik legreálisabb módja a nanovezetékek összeállítása természetes nanogépek, DNS-molekulák felhasználásával. Ezen az úton már biztató eredmények születtek.

A nanovezetékek nagyon hasznosak lehetnek a következő generációs nem felejtő (az áram kikapcsolásakor nem törlődő) mágneses memória létrehozásához. Mozgó alkatrészek nélkül egy ilyen eszköz kombinálná a merevlemez kapacitását a legjobb szilícium chipek méretével és olvasási sebességével.

Ma azonban senki sem állíthatja, hogy a nanovezetékek a közeljövőben a számítástechnika alapjává válnak. Számos kutatócsoport dolgozik más alapelemeken – különösen a grafénfilmeken. Azonban minden ígéretes terület a nanotechnológiához kapcsolódik, vagyis bizonyos anyagok mesterségesen létrehozott nanométeres szerkezeteinek szokatlan tulajdonságait alkalmazzák. Az ilyen anyagoknak a jövőben még nagyobb teljesítményű és kompaktabb processzorok létrejöttét kell biztosítaniuk, ahol az információt már nem elektromos töltés fogja képviselni, mint most. Az elektronikát hamarosan felváltja a spintronika, amely az egyes atomok vagy molekulák állapotán működik.

Nos, hosszabb távon a számítástechnika valószínűleg még alapvetőbb forradalommal néz szembe – nem csak az elembázis, hanem a számítástechnika alapelvei terén is. Kvantumprocesszorok létrehozásáról beszélünk - olyan eszközökről, amelyek "kvantumbitekkel" vagy "qubitekkel" működnek. A kvantumprocesszornak nem kell nagyon kicsinek lennie – a jelenlegi prototípusok egy egész helyiséget elfoglalnak. Valószínűleg nem helyettesíti a klasszikus számítógépet. Ennek a gépnek más az értéke - a kvantummechanika törvényeit felhasználva (egyelőre - csak elméletben!) képes megoldani néhány olyan problémát, amelyek a hétköznapi számítógépek számára gyakorlatilag elérhetetlenek: a legbonyolultabb rejtjelek feltörésére, óriási adatbázisok elemzésére. nagy sebességgel, és ami a legfontosabb, az anyagok szerkezetének nagy pontosságú és molekuláris szintű tulajdonságainak kiszámításához.

A következő években a tudósok csak megbízható technológiák kifejlesztését tervezik egyedi qubitek létrehozására. A kvantumszámítógépek potenciális lehetőségei azonban annyira csábítóak, hogy egyre több kutatócsoport vesz részt ezekben a vizsgálatokban, és mindenekelőtt nanotechnológus.

Energia

Az energiaforrásoknak van potenciális nanotechnológiai alternatívája is. Ez különösen igaz a rendkívül magas világpiaci olajárak korszakában. Az olaj jól helyettesítheti a napenergiát. A tudósok meg vannak győződve arról, hogy a nanotechnológia bizonyos használatával a napenergia gyűjtésének hatékonysága annyira megnő, hogy mindenki egyszerűen megfeledkezik az olajról és a szénről. A Nap energiája a bolygó minden állama számára egyformán elérhető, és nehéz elképzelni, hogyan akadályozza meg az egyik ország egy másik hozzáférést ehhez a forráshoz. Következésképpen a nanotechnológia miatti háborúk és konfliktusok egyik oka csökkenhet.

Nanotechnológia és élelmiszer

Ha egy olyan fogalom, mint a nanotechnológia manapság egyre nagyobb hírnevet szerez az emberi tevékenység számos fontos területén történő alkalmazásának köszönhetően, akkor egy olyan fogalom, mint pl. nanoeed gyakorlatilag senki számára ismeretlen. A nanotechnológiákra azonban ezen a területen is nagy a kereslet. Főleg, ha figyelembe vesszük, hogy a világ népességének folyamatos növekedése az elmúlt évek fogyasztásnövekedésével együtt az egyik legégetőbb globális problémává vált. Tudtad, hogy az állattenyésztésben használt biológiailag aktív adalékanyagok jelentős részét egyszerűen nem szívják fel az állatok? És itt is, akárcsak a kozmetikumok esetében, a nanotechnológiák jönnek segítségül - a több tíz nanométer átmérőjű micellákba zárt, biológiailag aktív adalékanyagokat, vitaminokat sokkal jobban felszívja a szervezet, mint a vízben vagy folyékony élelmiszerben oldottakat. És mivel a vitaminok és az étrend-kiegészítők jobban felszívódnak, gyorsabb az izomnövekedés, a hús pedig a megszokottnál jóval korábban kerül a boltok polcaira.

Az élelmiszerek fogyasztókhoz való eljuttatásának folyamata egyébként a nanotechnológia széles körű elterjedésével jelentős változásokon megy keresztül. Az élelmiszeripari nagyvállalatok leginkább a csomagolási technológiák iránt érdeklődnek, különösen az antibakteriális bevonatként használt ezüst nanorészecskéket használják széles körben. A nanotechnológia emellett egyedülálló lehetőségeket biztosít az élelmiszergyártók számára a termékek minőségének és biztonságának átfogó nyomon követésére közvetlenül a gyártási folyamat során, pl. valós időben. Különböző típusú nanoszenzorokat használó diagnosztikai gépekről beszélünk, amelyek képesek gyorsan és megbízhatóan kimutatni a termékekben lévő legkisebb kémiai szennyeződéseket vagy veszélyes biológiai anyagokat. A tudósok szándékai azonban ezeknek a technológiáknak az élelmiszertermelésben való felhasználásával kapcsolatban sokkal nagyobbak és ambiciózusabbak. Azt remélik, hogy a mezőgazdaságban (gabona-, zöldség-, növény- és állattermesztésben) és az élelmiszer-előállításban (feldolgozásban és csomagolásban) történő felhasználásuk egy teljesen új termékosztály megszületéséhez vezet, amely végül kiszorítja a génmódosított élelmiszereket az országból. piac. Hogy ez megtörténik-e vagy sem, az a közeljövő kérdése.

Szépség és nanotechnológia

A szépségipar az egyik olyan terület, ahol a leggyorsabban alkalmazzák a legújabb technológiát. A nanotechnológiák, amelyeket viszonylag nemrégiben szűntek meg kizárólag műszaki eszközökben, ma már egyre inkább megtalálhatók a kozmetikai termékekben. Megállapítást nyert, hogy a bőrre felvitt összes kozmetikai anyag 80 százaléka rajta marad, költségtől függetlenül. Ez azt jelenti, hogy használatuk hatása alapvetően csak a bőr legfelső részének állapotát érinti. Ezért a kozmetikai ipar sikere egyre nagyobb mértékben függ a hatóanyagok bőr mélyrétegeibe juttatására szolgáló rendszerek fejlesztésétől. A nanotechnológiák segítettek megoldani ezt a problémát, amellyel a kozmetikusok már régóta szembesülnek. A bőr öregedése annak köszönhető, hogy a sejtek megújulása az életkorral lelassul. A fiatal sejtek növekedésének serkentéséhez, amelyek száma meghatározza a bőr rugalmasságát, színét és a ráncok hiányát, a dermisz legmélyebb, növekedési rétegére kell hatni. A bőr felszínétől egy lipidréteg által összetartott, szaruszerű pikkelyekből álló gát választja el. Ez csak intercelluláris tereken keresztül történhet, amelyek átmérője elhanyagolható - legfeljebb 100 nm. De nem a mikroszkopikus "kapuk" jelentik az egyetlen akadályt. Van még egy nehézség: az ezeket a hézagokat betöltő anyagok „nem engedik át” a vízben oldódó vegyületeket. De ezeket az anyagokat, amelyeket lipideknek neveznek, nanotechnológiával „meg lehet csalni”. A biológiailag aktív anyagok szállítási problémájának egyik megoldása a mesterséges "tartályok", liposzómák létrehozása volt, amelyek egyrészt kis méretűek, behatolnak az intercelluláris terekbe, másrészt a lipidek "barátságosnak" ismerik el. . A liposzóma egy kolloid rendszer, amelyben a vízmagot minden oldalról zárt gömb alakú képződmény veszi körül. Az így elfedett vízben oldódó vegyület akadálytalanul átjut a lipidgáton. A liposzómákon alapuló kozmetikumok küzdenek a bőröregedés első jeleivel - fokozott szárazság, ráncok. A liposzóma komplexek rendszerének köszönhetően a tápanyagok elég mélyre képesek behatolni. De sajnos nem elég ahhoz, hogy jelentősen befolyásolja a bőr regenerációs folyamatait. A micellák mikroszkopikus méretű részecskék, amelyek oldatban képződnek, és egy magból és egy héjból állnak. Az oldat állapotától függően, hogy miből áll a mag és a héj, a micellák különféle külső formákat ölthetnek. A liposzómák a micellák egyik fajtája. Az öregedésgátló kozmetikumok fejlesztésének következő lépése a nanok megalkotása volt. Ezek a transzport komplexek még a liposzómáknál is kisebbek, és vitaminokkal, mikroelemekkel vagy más hasznos anyagokkal teli gömb alakú struktúrák. Kis méretüknek köszönhetően a nanoszómák képesek behatolni a bőr mélyebb rétegeibe. De minden előnyük mellett a nanoszómák nem képesek a megfelelő sejttáplálkozáshoz szükséges bioaktív komplexeket szállítani. Csak egy anyagot, például egy vitamint tudnak szállítani. A biotechnológia területén a legújabb fejlesztések lehetővé tették olyan kozmetikai termékek létrehozását, amelyek nemcsak behatolnak a dermis csírarétegének zónájába, hanem pontosan azokat a folyamatokat idézik elő, amelyeket a laboratóriumban programoztak. A nanokomplexekre épülő, célzott kozmetikumok nemcsak a bőr mélyrétegeibe juttatják a tápanyagokat – arzenáljában feladattól függően hidratáló, tisztító, méreganyagok eltávolítása, hegek, hegek kisimítása és még sok más található. Ezenkívül a nanokomplexek úgy jönnek létre, hogy a bioaktív anyagok felszabadulása pontosan azon a bőrterületen történik, ahol szükség van rájuk. Az ilyen kozmetikumok fő előnye az öregedés célzott megelőzése. Hiszen a bőrben lezajló folyamatok korrigálása sokkal hatékonyabb, mint e folyamatok eredményeinek kezelése.

Autók

Az autóipar egyike azoknak, amelyek elsőként érzékelik az innovációkat, beleértve a nanotechnológiaiakat is. Ebben az iparágban még ma is több mint 8 milliárd dollárra becsülik a nanotechnológiát alkalmazó termékek globális forgalmát, 2015-re pedig 54 milliárd dollárra becsülik. Íme, néhány példa arra, hogy a nanoinnováció hogyan alakítja át az autók megszokott elemeit.

A kompozit anyagok erőssé és könnyűvé teszik a testrészeket. A Forma-1-es autók karosszériája szénszálas kompozitból készül – ugyanis egy ilyen karosszéria akár 300 km/h körüli sebességnél is kibírja az ütközéseket. A féktárcsák szintén szén-fém kompozitokból készülnek – nem melegszenek túl hosszan tartó intenzív fékezéskor.

A nanorészecskék hozzáadása az üzemanyaghoz növeli annak égésének hatékonyságát, miközben csökkenti a légkörbe kibocsátott káros anyagok mennyiségét. Az olajban lévő nanorészecskék hozzájárulnak a motor élettartamának növekedéséhez: egyes jelentések szerint az ilyen adalékok használata 1,5-2-szeresére csökkenti az alkatrészek kopását.

Az autó karcos felülete nem csak rosszul néz ki, de rontja az autó aerodinamikai tulajdonságait is, semmissé téve az aerodinamika által biztosított üzemanyag-fogyasztás százalékos arányát. Ezért a festékgyártás során is alkalmazzák a nanotechnológiát, hogy jobban ellenálljon a külső hatásoknak. A Daimler Chrysler már több éve használ nanoméretű kerámialakkot a Mercedes-Benz járművekhez. Sokkal nehezebb megkarcolni a normálnál, ráadásul a napfényben is különleges módon csillog. Az ipar pedig a titán-dioxid nanorészecskék alapú bevonatokkal és fő bevonatokkal mesterkedik az öntisztító autóablakokhoz. A piac a jövőben olyan nanofestékek megjelenését várja, amelyek széles skálán képesek megváltoztatni a színüket. Már léteznek korróziógátló nanobevonatok az autó karosszériájára, és a következő években az ilyen bevonatok új generációinak kell megjelenniük - öngyógyító "okos anyagok", amelyek nanokapszulákkal telítettek. Ha sérült vagy rozsdásodik, a kapszulákból "gyógyító" nanorészecskék szabadulnak fel.

A fényszóróknak is drámai változásnak kell lenniük az elkövetkező években. A manapság divatos xenonlámpák helyettesíthetők nanotechnológiával előállított LED-lámpákkal. Kicsit távolabbi perspektívában - kvantumpontokon, félvezető nanokristályokon alapuló fényforrások. Az abroncsgumihoz szén nanorészecskéket (ún. fekete szén) adnak, aminek szilárdsága érezhetően megnő. A mágneses nanorészecskékkel telített folyadékokat állítható merevségű lengéscsillapítókban tesztelik.

A holnaputáni nanotechnológia külsőleg is teljesen mássá teheti az autót. Polimer kompozitokat készített nanocsöveken, amelyekből elektromos áram hatására alakot változtatnak. A repülőgépiparban kívánják használni őket - a repülőgép képes lesz megváltoztatni a szárny alakját, alkalmazkodva a repülési körülményekhez. De ezzel szinte egy időben a BMW bemutatta új koncepcióját - egy változtatható formájú, szintén nanoanyagokkal telített autót. Ezért a levegőben van egy nem merev geometriájú autó ötlete. Kétségtelen, hogy a nanotechnológusok megpróbálják észhez téríteni – pontosabban egy intelligens nanoanyagra.

A hidrogénüzemű autó a gépjármű-közlekedés fejlesztésének egyik általános irányvonala. Az amerikaiak azt tervezik, hogy 2015-re készen állják ezt a technológiát. A nanotechnológiáknak döntő szerepet kell játszaniuk a hidrogénnel végzett munka három fő szakaszában. Először is, a nanoanyagokon alapuló, nagy teljesítményű napelem berendezések nagyon hasznosak lennének a hidrogén vízből történő kinyerésére. Másodszor, sokkal biztonságosabb lenne a hidrogént nem nagy nyomás alatti palackokban tárolni, hanem nanopórusos anyagokban – most készülnek. Végül, maguk az energiaelemek valószínűleg nem nélkülözik a nanostruktúrákat.

Nos, az okos utakat, nanoelektronikus szenzorokkal telítve, amelyek mindent elmondanak az okosautónak, ami a biztonságos vezetéshez szükséges, könnyen elképzelheti magát az olvasó.

Egyszóval a nanotechnológiák a tudomány és a termelés minden ágának "varázskulcsa".

A nanotechnológiai projektekre fordított globális kiadások ma már meghaladja az évi 9 milliárd dollárt. Az Egyesült Államok a nanotechnológiába irányuló globális befektetések körülbelül egyharmadát teszi ki. A nanotechnológiai piac további jelentős befektetői az Európai Unió és Japán. Az előrejelzések szerint 2015-re a nanotechnológiai ipar különböző ágaiban alkalmazottak összlétszáma elérheti a 2 millió főt, a nanoanyagok felhasználásával előállított áruk összköltsége pedig megközelítheti az 1 billió dollárt.

Nanotechnológia a művészetben

Az amerikai művész számos alkotásaNatasha Vita-Mornanotechnológiával kapcsolatos.

Modernben Művészetúj irányzat alakult kinanoművészet"(nanoart) (eng.nanoművészet ) az alkotáshoz kapcsolódó művészeti formaművészmikro és nano méretű szobrok (kompozíciók) (10-6 és 10 -9 m, illetve) kémiai vagy fizikai folyamatok hatására feldolgozó anyagok, fényképezve a kapottnanoképek segítségévelelektron mikroszkópés fekete-fehér fényképek feldolgozása grafikus szerkesztőben (pl.Adobe Photoshop).

Az orosz Re-Zone csoport "Nanobots" című kompozíciója a nanorobotoknak és a társadalmi fejlődésben betöltött szerepüknek szentelődik.

Nanotechnológia a sci-fiben

Az orosz író ismert művébenN. Leskova"baloldali" ( év) van egy érdekes részlet:

Ha – mondja – lenne egy jobb kistávcső, ami ötmillióra nagyítja, akkor méltóztatnád – mondja –, hogy minden patkón ott van a mester neve: melyik orosz mester készítette azt a patkót. - egy nanotechnológiai vállalat vezetője és az első ember, aki megtapasztalta az orvostudomány hatásaitnanorobotok. A sci-fi sorozatbanCsillagkapu: SG-1"Az egyik technikailag és társadalmilag legfejlettebb verseny a verseny"replikátorok”, amely egy sikertelen kísérlet eredményeként keletkezettősi a nanotechnológia különféle alkalmazásainak felhasználásával és leírásával. filmben"A nap mikor megállt a Föld” Keanu Reeves főszereplésével egy idegen civilizáció halálra ítéli az emberiséget, és szinte mindent elpusztít a bolygón az önszaporodó nanoreplikáns bogarak segítségével, mindent felfalva, ami az útjába kerül.Moszkvában az "Expocentre" központi kiállítási komplexumban. A Fórum programja az üzleti részből, tudományos és technológiai szekciókból, poszter előadásokból, Fiatal Nanotechnológiai Kutatók Nemzetközi Pályázatának résztvevőinek beszámolóiból és kiállításból állt. A Fórum rendezvényein összesen 9024 résztvevő és látogató vett részt Oroszországból és 32 külföldi országból, köztük: A Fórum kongresszusi részének 4048 résztvevője 4212 kiállításlátogató 559 standőr 205 média képviselője számolt be a Fórum munkájáról BAN BEN 2009Az Orosz Föderáció 75 régiójából és 38 külföldi országból 10 191 ember vett részt a Fórum rendezvényein, köztük: A Fórum kongresszusi részének 4022 résztvevője 9240 kiállításlátogató 951 standőr A Fórum munkájáról 409 média képviselő számolt be BAN BEN 2010A fórumon csaknem 7200-an vettek részt. A RUSNANO Fórum Alapítvány által kifejezetten iskolásoknak szervezett kirándulások látogatói között voltak az Összoroszországi Internet Nanotechnológiai Olimpia résztvevői és iskolások, akik most először kerültek egy nagy nanotechnológiai esemény középpontjába. Különösen Cseboksaryból, Tulából és Rostov-on-Donból érkeztek iskolások a fórumra. A posztgraduális hallgatók idegenvezetők lettekMoszkvai Állami Egyetem Lomonoszovbekerült a nanotechnológiai olimpia előkészítési folyamatába.

tanítvány 1 1 -B osztály

OOSH /-/// lépések 41. sz

Kolosova Nikita Témavezető: fizikatanár Minaeva I.A.

Nanotechnológia: hely a többi tudomány között

NANOTECHNOLÓGIÁK

Kémia, atom- és magfizika

Csillagászat

haj

poratka

sejt

kontinens

bolygók

föld

atomok

emberi

Társadalomtudományok

Geológia

Biológia

A nanovilágot munkára tudjuk váltani !!!

Miért érdekes a „nanotechnológia”?

bakteriofág

bakteriofág

Részecske Au körülötte kisebb

Részecske Au körülötte kisebb

influenzavírus

influenzavírus

A Nanoworld bennünk él és értünk dolgozik !!!

1 nm C-os mozaik 60

A nanotechnológia fejlődésének fő szakaszai:

Az 1959-es Nobel-díjas Richard Feynman kijelenti, hogy a jövőben az emberiség, miután megtanulta kezelni az egyes atomokat, bármit képes lesz szintetizálni. 1981 Binig és Rohrer megalkotta a pásztázó alagútmikroszkópot – egy olyan eszközt, amely lehetővé teszi az anyag atomi szintű befolyásolását. 1982-85 Az atomi felbontás elérése. 1986 Az atomerőmikroszkóp megalkotása, amely az alagútmikroszkóppal ellentétben nem csak vezetőképes anyagokkal, hanem bármilyen anyaggal kölcsönhatásba léphet. 1990 Single Atom Manipulation. 1994 A nanotechnológiai módszerek ipari alkalmazásának kezdete.

A gyógyszer .

Molekuláris robotorvosok létrehozása, amelyek "élnek" az emberi testben, megszüntetve vagy megelőzve minden károsodást, beleértve a genetikaiakat is. Végrehajtási időszak - a XXI. század első fele.

Eritrociták és baktériumok - nanokapszulák hordozói gyógyszerekkel

Szállítási módszer nanorészecskékhez gyógyszerekkel vagy DNS-fragmensekkel (génekkel) sejtkezeléshez

Az eritrociták, amelyekre nanokapszulákat ragasztottak, és amelyek csak bizonyos típusú (beteg) sejtekhez képesek megtapadni, ezeket a kapszulákat eljuttatják a célsejtekhez.

Gerontológia.

Az emberek személyes halhatatlanságának elérése molekuláris robotok bejuttatásával a szervezetbe, amelyek megakadályozzák a sejtek öregedését, valamint az emberi test szöveteinek átstrukturálását és javítását. Reménytelenül beteg emberek újjáélesztése és gyógyítása, akik jelenleg krionikus módszerekkel lefagytak. Megvalósítási időszak: XXI. század harmadik - negyedik negyede.

Ipar.

A hagyományos gyártási módszerek felváltása molekuláris robotokkal, amelyek közvetlenül atomokból és molekulákból állítanak össze árukat. Végrehajtási időszak - a XXI. század eleje

A nanocsövek erősebbé teszik a polimer anyagokat

• A nanotechnológia autóipari felhasználásának kilátásai ma még nem teljesen világosak. Biztató azonban, hogy a nanoanyagokat már használják az autóiparban, bár legtöbbjük még a tervezési szakaszban van. Az autógyártók már elég sok tapasztalatot halmoztak fel ezen a területen.

A nanoszálak tisztává teszik a felületet.

A bal oldalon a csepp nem nedvesíti be a nanoszálakból álló felületet, ezért nem terjed át rajta. A jobb oldalon egy masszázskeféhez hasonló felület sematikus ábrázolása látható; théta - az érintkezési szög, amelynek értéke a felület nedvesíthetőségét jelzi: minél nagyobb a théta, annál kisebb a nedvesíthetőség.

Mezőgazdaság.

Természetes élelmiszertermelők (növények és állatok) helyettesítése molekuláris robotok hasonló funkcionális komplexeivel. Ugyanazokat a kémiai folyamatokat reprodukálják, mint az élő szervezetekben, de rövidebb és hatékonyabb módon.

Például a láncból "talaj - szén-dioxid - fotoszintézis - fű - tehén - tej" minden felesleges link el lesz távolítva. Marad a "talaj - szén-dioxid - tej (túró, vaj, hús)". Az ilyen „mezőgazdaság" nem függ az időjárási viszonyoktól, és nem lesz szüksége kemény fizikai munkára. A termelékenysége pedig elegendő lesz az élelmiszer-probléma végleg megoldására.

A megvalósítás időszaka a XXI. század második-negyedik negyede.

Biológia

Lehetővé válik a nanoelemek atomi szintű bejuttatása egy élő szervezetbe. A következmények nagyon eltérőek lehetnek – a kihalt fajok „helyreállításától” egészen az új típusú élőlények, a biorobotok létrejöttéig. Megvalósítási időszak: 21. század közepe.

Nanotechnológiák a kriminalisztikában.

A papíron lévő ujjlenyomat ugyanaz, miután kontrasztot képez a papíron hagyott zsíros horonynyomokhoz tapadó arany nanorészecskékkel.

Ökológia

Az emberi tevékenység környezetre gyakorolt ​​káros hatásainak teljes megszüntetése.

• Először is az ökoszféra molekulárisan rendezett robotokkal való telítésével, amelyek az emberi hulladékot nyersanyaggá alakítják;
• Másodszor pedig az ipar és a mezőgazdaság átállása a nem hulladék nanotechnológiai módszerekre. Megvalósítási időszak: 21. század közepe.

Űrkutatás

Úgy tűnik, a világűr „szokásos” sorrendben történő feltárását megelőzi majd a nanorobotok általi feltárása.

Molekuláris robotok hatalmas hadseregét engedik a Föld-közeli világűrbe, és készítik fel az emberi letelepedésre - tegyék lakhatóvá a Holdat, aszteroidákat, a legközelebbi bolygókat, építsenek űrállomásokat "rögtönzött anyagokból" (meteoritok, üstökösök).

Sokkal olcsóbb és biztonságosabb lesz, mint a jelenlegi módszerek.

Kibernetika

A jelenleg meglévő sík struktúrákról a háromdimenziós mikroáramkörökre tér át, az aktív elemek mérete a molekulák méretére csökken. A számítógépek működési frekvenciája eléri a terahertzes értéket. Elterjedni fognak a neuronszerű elemeken alapuló sematikus megoldások. Megjelenik a nagy sebességű, fehérjemolekulákra épülő, hosszú távú memória, melynek kapacitását terabájtban mérik majd. lehetségessé válik az emberi intelligencia "áttelepítése" a számítógépbe. Megvalósítási időszak: a XXI. század első - második negyede.

Rugalmas nanocső kijelző.

nanocsöveken alapuló rugalmas kijelzőmátrix;

rugalmas kijelző Leonardo de Vincivel.

A nanotechnológia biztonsága?

Legalább 300 fogyasztói termék, köztük fényvédők, fogkrémek és samponok készülnek nanotechnológiával. Az FDA továbbra is engedélyezi, hogy speciális „Nanorészecskéket tartalmaz” címke nélkül értékesítsenek. Ugyanakkor sok kutató azzal érvel, hogy az ilyen nanorészecskék belsejébe való behatolás gyulladásos vagy immunológiai reakciókat válthat ki. Ezért a nanotechnológia korszakába lépve bizonyos mértékig a kísérleti tengerimalacok helyébe helyeztük magunkat.

A nanotechnológia már régóta létezik

TiO2 és Ag nanorészecskés antimikrobiális bevonat

Ag nanorészecskéket tartalmazó lapok, melyek baktericid és gombaölő hatásúak

Baktericid hatású Ag nanorészecskéket tartalmazó antimikrobiális sebkötöző

Fényvédő ZnO nanorészecskékkel - nem ragadós és átlátszó

Ag nanorészecskék sterilizáló szuszpenzióját permetező spray-palack

Minden nap közeledünk a nanotechnológia elkerülhetetlen forradalmához. Olyan új eszközöket készítünk, egyedi anyagokat szerzünk be, amelyekre korábban nem is gondoltunk. A nanotechnológia mindennapi életben való alkalmazása lehetővé tette a számunkra ismerős tárgyak alakjának megváltoztatását. Ennek eredményeként az anyag teljesen eltérő, de hasznos tulajdonságait kaptuk. A körülöttünk lévő valóság kevésbé veszélyes és kedvezőbbé válik a kényelmes élethez. Jó példa erre a használt elektromos eszközök szokásos méreteinek csökkentése az emberi szem számára láthatatlan nanorészecskék méretére. A számítógépek egyre kisebbek, de sokkal erősebbek. A nanotechnológia a mindennapi életben és az iparban jelentősen megváltoztatott mindent körülöttünk.

Létrehozható a mesterséges intelligencia olyan formája, amely bármely igényünket kielégítheti? A válasz a legújabb fejlesztések ésszerű alkalmazásában rejlik. A nanotechnológia a jövő felé vezető út, hiszen életünk minden területére hatással van. A nanotechnológia alkalmazása számos lehetőséget kínál, de számos aggályt is felvet.

Ablak a nanovilágba

Az elektronmikroszkóp lehetővé teszi a mikrokozmoszba való betekintést. Speciális berendezések nélkül nagyon nehéz azonnal észrevenni a nanotechnológiákat a mindennapi életben, mivel olyan kicsik, hogy szabad szemmel megkülönböztethetetlenek. Az anyagok ilyen léptékben mutatják a legszokatlanabb és legváratlanabb tulajdonságokat. Az ilyen tulajdonságok használata egyedülálló technológiai forradalmat ígér. Radikálisan új lehetőségeket kínálnak, például az emberi test és a környezet ellenőrzését.

A nanotechnológia megjelenésének története

Minden a XX. század 80-as éveiben kezdődik a szkennelés (STM) nevű eszköz feltalálásával. James Jimzewski professzor egész szakmai életét a nanoméretek világában töltötte. Ő az egyik első ember a világon, akinek lehetősége nyílt az anyagot hihetetlenül kis értékek, milliméter milliomod részek szintjén tanulmányozni. Ezek a mikroszkópok lehetővé teszik a felület tanulmányozását ugyanúgy, mint a vakok. Akkor még senki sem sejthette, hogy a nanotechnológia milyen hasznos lesz a mindennapi életben és az iparban.

A nanorészecskékkel való munka elve

A pásztázó mikroszkóp 1 atom vastagságú tűt használ. Amikor csak néhány nanométernyire közelít a mintától, az elektronok kicserélődnek a legközelebbi nanorészecskével. Ezt a jelenséget alagúteffektusnak nevezik. A vezérlőrendszer érzékeli az alagútáram változását, és most ezen információk alapján a vizsgált minta felszínének topográfiájának pontosabb felépítését végzik el. A szoftver lehetővé teszi az adatok képpé alakítását, amely kulcsot ad a tudósoknak egy új világhoz, amely a nanotechnológiát a mindennapi életben és más iparágakban alkalmazza.

James Dzhimzewski szerint a pásztázó elektronmikroszkópnak köszönhetően a tudósok először kaptak képeket atomokról és molekulákról, és tanulmányozhatták alakjukat. Ez egy igazi forradalom volt a tudományban, mert a tudósok sok mindenre teljesen más szemmel kezdtek nézni, az egyes atomok tulajdonságaira figyeltek, nem pedig a részecskék millióira és milliárdjaira, ahogy az a múltban volt.

Első felfedezések

Az új technológiák alkalmazása megdöbbentő felfedezéshez vezetett. Amikor a készülék 1 nanométer távolságra megközelítette az atomot, kötés keletkezett közte és az atom között. Ez a funkció lehetővé tette az egyes mikrorészecskék mozgatásának módját. Ennek a felfedezésnek köszönhetően lehetővé vált a nanotechnológia alkalmazása a kényelmes élet érdekében.

Ahogy James Jimzewski, a Kaliforniai Egyetem professzora kifejtette, az alagút pásztázó mikroszkóp gyakorlatilag lehetővé tette molekulák és atomok érintését. A tudósoknak most először sikerült az anyag felszínén lévő atomokat manipulálni, és korábban elképzelhetetlen struktúrákat létrehozni.

Ez az új felfedezés (az anyagot alkotó legkisebb részecskék megfigyelésének és manipulálásának képessége) lehetővé tette a nanotechnológia kivétel nélkül minden iparágban történő alkalmazását.

Nanotechnológia fejlesztése

Etin Klin fizikus és filozófus úgy véli, hogy a nanotechnológia miatti technológiai áttörés lehetősége meglehetősen reális, de ez nagyrészt a tudós lelkesedésen alapul.

Ahogy Etin Klin fizikus és filozófus mondja, kevesebb mint 100 év telt el attól a pillanattól kezdve, hogy kísérletileg megerősítették az atomok létezését, addig a pillanatig, amikor képesek voltak manipulálni őket. Olyan lehetőségek nyílnak meg a tudósok előtt, amelyekre korábban nem is gondolhattak. Csak ennek köszönhetően az összes fejlett ország kormánya érdeklődést mutatott a vonatkozó tudományok iránt. Az egész Roca és Benbridge fizikusok amerikai kezdeményezésével kezdődött 2002-ben. Ezek a tudósok azzal az őrült ötlettel álltak elő, hogy a nanotechnológiának köszönhetően az emberiség képes lesz minden problémát megoldani.

Ez a kijelentés lendületet adott számos olyan tanulmány elindításának, amelyek lehetővé tették a tudomány és technológia olyan fejlett területeinek megvalósítását, mint a mikroelektronika, számítástechnika, atomenergia-kutatás, mikrobiológia, lézertechnológia, orvostudomány és még sok más.

Nanotechnológia: példák

A mindennapi életben megannyi észrevehetetlen, de nagyon fontos anyag van, amelyek jelenlétét nem is sejtjük! Nézzük a legszembetűnőbb példákat:

• Fogkrém. Korábban senki sem gondolt arra, hogy miért más a fogtisztító. Mindez bizonyos nanorészecskék jelenlétének köszönhető. Például a kalcium-hidroxiapatit, amely szabad szemmel nem látható, segít helyreállítani a sérült zománcot és megvédi a fogakat a fogszuvasodástól.

• Autó festék. A modern autófestékek a nanorészecskéknek köszönhetően képesek elfedni a sekély karcolásokat és a karosszérián kialakult egyéb üregeket. Ezek közé tartoznak a mikroszkopikus golyók, amelyek ilyen hatást biztosítanak.

A rendezvény célja: tanulmányozni a nanotechnológiák bevezetését az emberi életbe, és bemutatni jelentőségét a modern világban.

1. A tanulók önképzési készségeinek, alkotóképességének fejlesztése.

2. Nevelni a tanulókban a tudomány emberei és eredményei iránti tiszteletet.

3. Segítse a tanulókat a nagy tudósokkal kapcsolatos ismereteik bővítésében.

Rendezvényterv.

1. A facilitátor bevezető beszéde (1. vizsgálat): „Mi a nanotechnológia”.

2. A nanotechnológia fejlődéstörténete. (2. tanulmány).

A nanotechnológiák alkalmazási területei.

3. Nanotechnológiák az orvostudományban. (3. tanulmány).

4. Nanotechnológiák a biológiában. (4. tanulmány).

5. Nanotechnológia a kozmetikában. (5. tanulmány).

Nanotechnológiák az iparban.

6. NT az élelmiszeriparban. (Uch.6).

7. NT az autóiparban. (Uch.7).

8. NT a mezőgazdaságban. (Uch.8).

9. NT az ökológiában. (Uch.9).

10. NT energiában. (Uch.10).

11. NT az építőiparban. (Uch.11).

12. NT kibernetikában és elektronikában. (Uch.12).

13. NT a kriminalisztikában. (Uch.13).

14. NT az űrben, információs és katonai technológiákban. (Uch.14).

Záró beszéd a moderátortól.

Az előadó bevezető beszéde

1. Mi a nanotechnológia? (1. tanulmány)

A nanotechnológiák új anyagok létrehozásának módjai, ez egy lehetőség ezek ellenőrzésére és egyedi termékek előállítására, amelyek teljesen új tulajdonságokkal rendelkeznek.

Nanotechnológia - olyan folyamatok összessége, amelyek lehetővé teszik olyan anyagok, eszközök és műszaki rendszerek létrehozását, amelyek működését a nanostruktúra határozza meg, i.e. 1-100 nm (10-9 m; atomok, molekulák) méretű rendezett töredékei. A görög „nanos” szó nagyjából annyit jelent, mint „törpe”. Amikor a részecskeméret 100-10 nm-re vagy az alá csökken, az anyagok tulajdonságai (mechanikai, katalitikus stb.) jelentősen megváltoznak.

Ezzel a definícióval kapcsolatban felvetődik egy természetes kérdés: hogyan lehet az anyagot atomok és molekulák szintjén manipulálni? Próbáljuk megérteni ezt, valamint feltárni a nanotudomány lényegét, átgondolni fejlődésének történetét, kiemelni a kutatás tárgyait, kutatási módszereit, és ami a legérdekesebb, megérteni, hogyan valósítja meg az ember a nanotudományban rejlő hatalmas lehetőségeket a mindennapi életben. .

2. A nanotechnológia fejlődéstörténete. (2. tanulmány)

A nanotechnológiának nevezett tudomány és technológia területe, a megfelelő terminológia viszonylag nemrég jelent meg (1. melléklet)

3. Nanotechnológiák az orvostudományban. (3. sz.)

Az orvostudományban a nanotechnológiák alkalmazásának problémája abban rejlik, hogy a sejt szerkezetét molekuláris szinten kell megváltoztatni, i. "molekuláris műtétet" végezni nanobotok segítségével. A nanobotok olyan robotorvosok, amelyek maguk találják meg az érintett sejtet, és képesek helyrehozni annak sérülését.

A nanomedicina egyik fő iránya a nanovakcinák és a célzott gyógyszerbejuttatás, melynek lényege, hogy egy speciális kapszula közvetlenül az érintett szövetbe juttatja a gyógyszermolekulákat. Ez a technika tízszeresére növeli a gyógyszer hatékonyságát. Ezenkívül sok gyógyszer nagyon drága, és a nanobejuttatási mechanizmus lehetővé teszi egy anyag szükséges térfogatának százszoros csökkentését, így a végső gyógyszer olcsóbb. De a nanokapszulákban lévő gyógyszerek fő előnye a negatív mellékhatások hiánya, mivel a gyógyszer nem lép kölcsönhatásba „útközben” más szövetekkel és testanyagokkal. (2. melléklet)

4. Nanotechnológiák a biológiában. (4. sz.)

A modern biológia közel került egy olyan grandiózus feladat megoldásához, mint a DNS-láncok szekvenciájának megfejtése. (3. melléklet) . Biológiai nanotechnológiák-biochipek. A chip egy kis lemez, amelynek felületén különböző anyagok - fehérjék, toxinok, aminosavak - receptorai találhatók. Azonnal felismerik a tuberkulózist, a HIV-t, a különösen veszélyes fertőzéseket, számos mérget, a rák elleni antitesteket stb. A nanobiotechnológia egyesíti a nanotechnológia és a molekuláris biológia vívmányait. A molekuláris biológusok segítenek a nanotechnológusoknak megtanulni megérteni és használni a 4 milliárd éves evolúciós folyamat eredményeként létrejött nanostruktúrákat és nanomechanizmusokat - sejtszerkezeteket és biológiai molekulákat. A biológiai molekulák és a sejtfolyamatok speciális tulajdonságainak felhasználása segíti a biotechnológusokat olyan célok elérésében, amelyeket más módszerekkel nem lehet elérni.

A nanotechnológusok a biomolekulák azon képességét is kihasználják, hogy önmagukból nanostruktúrákká alakuljanak. Így például a lipidek képesek spontán egyesülni és folyadékkristályokat képezni.

5. Nanotechnológia a kozmetikában. (5. tanulmány)

A nanotechnológia segítségével valóban 15-20 évvel fiatalabbnak tűnhetsz. Lényük abban rejlik, hogy a nanogömbök a kozmetikumok összetételében szerepelnek, amelyek képesek behatolni a mély szubkután rétegbe. Az aktív komponensek ezekbe a sajátos mikrogömbökbe vannak zárva. A nanotechnológia segítségével kisimulnak a ráncok, pattanások, mitesszerek, hegek stb.

A bőr állapotának minőségi javítása, a mély ráncok eltüntetése, a bőr hatékony hidratálása, az érett bőr szépségének és frissességének visszaállítása érdekében javítani kell a tápanyagok eljuttatását a bőr mélyebb rétegeibe. Annak érdekében, hogy mélyen behatoljanak a bőrbe, a hatóanyagok „kerülőutakat” használnak - a sejtközi tereket és a bőrmirigyek kiválasztó csatornáit. Az intercelluláris tereken való áthaladás nem olyan egyszerű. Ez csak a magas szintű bio- és nanotechnológiáknak köszönhetően vált lehetségessé.

Az egyik megoldás erre a problémára olyan mesterséges tartályok létrehozása volt, amelyek kis méretüknél fogva mélyebbre is képesek behatolni a bőrbe. Ez a liposzómáknak köszönhető – olyan transzportmolekuláknak, amelyek a bőr mélyebb rétegeibe szállítanak gyógyszereket.

Továbbá a biotechnológia fejlődésével lehetővé vált még kisebb transzport részecskék - nanoszómák - felhasználása, amelyeket különféle biológiai anyagokkal lehetett „tölteni”. Ez volt a nanokozmetika kezdete. A nanoszómák azonban csak egy biológiailag aktív anyag szállításának hordozói. (4. melléklet)

6. A nanotechnológia alkalmazása az élelmiszeriparban. (6. hangmagasság)

A nanotechnológia élelmiszeripari felhasználásával kapcsolatos kutatások most kezdődnek, sőt az ilyen gyártású termékekre egy kifejezést is bevezettek: „nanofood”. Ez a kifejezés nem jelenti azt, hogy az adagok nanoméretűek lesznek. Ez azt jelenti, hogy a technológia nanorészecskék zárványait fogja használni, amelyek segíthetnek megoldani egy modern gazdálkodó számos valós problémáját, valamint teljesen fantasztikus áruk megjelenését szolgálják. . A nanotechnológia az élelmiszer-feldolgozók számára is egyedülálló lehetőségeket biztosíthat a termékek minőségének és biztonságának ellenőrzésére a gyártás során. Különféle nanoszenzorokat alkalmazó diagnosztikáról beszélünk, amelyek gyorsan és megbízhatóan képesek kimutatni a termékekben lévő szennyeződéseket vagy kedvezőtlen anyagokat. A nanotechnológia másik felszántatlan területe a termékek szállításának és tárolásának módszereinek fejlesztése, mivel a csomagolás nem kevésbé fontos tényező a modern élelmiszerek esetében, mint a tartalom.

A nanotechnológia alkalmazásának távolabbi távlatai között egységes interaktív italok és ételek gyártását célzó projekteket hirdetnek meg: ilyen termékek megvásárlásával a fogyasztó egyszerű manipulációk segítségével megváltoztathatja a színt, a szagot, sőt a termék íze.

7. NT az autóiparban. (Uch.7). (5. melléklet)

8. Nanotechnológiák a mezőgazdaságban. (8. hangmagasság)

A nanotechnológia képes forradalmasítani a mezőgazdaságot. A molekuláris robotok képesek lesznek élelmiszert előállítani, helyettesítve a mezőgazdasági növényeket és állatokat. Például elméletileg lehetséges közvetlenül a fűből tejet termelni, megkerülve a közbenső láncszemet - egy tehén. Az ilyen "mezőgazdaság" nem függ az időjárási viszonyoktól, és nem igényel nehéz fizikai munkát. És a termelékenysége elegendő lesz az élelmiszer-probléma végleges megoldásához. A laboratóriumi gyártásról a tömeggyártásra való átállás azonban egyelőre jelentős problémákkal jár, és az anyagok nanoméretű, megbízható, szükséges módon történő feldolgozása gazdasági szempontból még mindig nagyon nehezen kivitelezhető. (6. melléklet)

9. Nanotechnológiák az ökológiában. (9. tanulmány).

A nanotechnológiák az ökológiai helyzetet is stabilizálhatják. Egyrészt az emberi hulladékot nyersanyaggá alakító molekuláris rendezett robotokkal való telítettség, másrészt az ipar és a mezőgazdaság hulladékmentes nanotechnológiai módszerekre való átállása miatt. Például a nanoanyagok a jövőben jelentősen csökkentik a kipufogógázt a káros szennyeződésektől megtisztító autókatalizátorok költségeit, mivel ezek segítségével 15-20-szorosára csökkenthető az ezekben az eszközökben használt platina és más értékes fémek fogyasztása.

Az ökológiában ígéretes területek a nanoanyag alapú szűrők és membránok víz- és levegőtisztításra, tengervíz sótalanításra, valamint a kémiai és biológiai hatások gyors biokémiai meghatározására szolgáló különféle szenzorok alkalmazása, új, környezetbarát anyagok szintézise, biokompatibilis és biológiailag lebomló polimerek, valamint új hulladékártalmatlanítási és újrahasznosítási módszerek kidolgozása. Emellett nagy jelentősége van a bakteriorodopszin alapú nanopreparatív formák alkalmazásának. A sugár- és kémiai károsodás által érintett természetes talajmintákon (beleértve a csernobili talajokat is) végzett vizsgálatok azt mutatták, hogy kifejlesztett készítmények segítségével sugárkárosodás esetén 2,5-3 hónap alatt, 5 hónapon belül vissza lehet állítani a természetes mikroflóra állapotot és termőképességet. -6 hónap vegyszerekkel. (7. melléklet)

10. Nanotechnológiák az energetikában. (10. hangmagasság)

A stratégiai cél olyan nagy kapacitású akkumulátorok fejlesztése, amelyek lehetővé teszik az elektromos járművek nagy távolságok megtételét, valamint a többletenergia felhalmozásával gazdaságosabb működési módokat garantálhatnak a megújuló energiaforrások, például a napelemek és a szélturbinák esetében. (8. melléklet)

11. NT az építőiparban. (11. pálya)

A kibernetikában áttérnek a volumetrikus mikroáramkörökre, és az aktív elemek mérete a molekulák méretére csökken. A számítógépek működési frekvenciája eléri a terahertzes értéket. Elterjedni fognak a neuronszerű elemeken alapuló sematikus megoldások. Megjelenik a hosszú távú, nagy sebességű, fehérjemolekulákra épülő memória, melynek kapacitását terabájtban mérik majd. Lehetővé válik az emberi intelligencia „áttelepítése” számítógépbe.

A logikus nanoelemek beépítése révén a környezet minden tulajdonságába „ésszerűvé” és rendkívül kényelmessé válik az ember számára. Mindez különféle becslések szerint körülbelül 100 évig tart. (10. melléklet).

13. Nanotechnológiák a kriminalisztikában. (13. hangmagasság).

A nanotechnológia alkalmazását az ujjlenyomatok tanulmányozásában találja meg. Az olajos ujjlenyomatok szembeállítására hidrofób tulajdonságokkal rendelkező arany nanorészecskék szuszpenzióját alkalmazták; zsírral borított felületekre tapadhat. A modern nanotechnológia vívmányai ma már lehetővé teszik az ujjlenyomatok gyors és pontos kinyerését a bűnügyi helyszínekről.Az elmosódott ujjlenyomatokból a törvényszéki orvosszakértői minták modern módja, ha a vizsgált felületet citrát anionokkal stabilizált vizes arany szuszpenzióval kezelik. Savas környezetben az aranyrészecskék a molekula pozitív töltésű fragmentumaihoz kapcsolódnak az ujjlenyomat helyén. Az így kapott képet ezüstsó-oldattal kezeljük, ezáltal az ezüst helyreáll, sötét fémnyomokat hagyva az ujjlenyomat jellegzetes barázdáin. Az aranyoldat azonban instabil, ami megnehezíti az assay reprodukálását tesztről tesztre. A nanotechnológia lehetővé teszi, hogy gyorsan és pontosan nyerjen még homályos ujjlenyomatokat is. Most Daniel Mandler és Joseph Almog, a Jeruzsálemi Egyetem munkatársa új megközelítést javasol. A hagyományosan használt aranykolloid oldatot egy stabilabb megfelelőre cserélték. Az izraeli tudósok által megoldásként javasolt arany nanorészecskéket hosszú szénláncú szénhidrogén gyökök stabilizálják és petroléterben szuszpendálják. Ezek a részecskék kölcsönhatásba lépnek az ujjlenyomat-zsírdarabokkal hidrofób kölcsönhatások révén, és ezüsttel is kezelhetők, így mindössze három perc feldolgozás alatt kiváló minőségű nyomatokat készítenek.

14. Nanotechnológiák az űrben. Információs és katonai technológiák. (14. hangmagasság)

Forradalom dúl az űrben. Megkezdték a 20 kilogramm tömegű nanoeszközökkel rendelkező műholdak létrehozását. Létrehozták a mikroműholdak rendszerét. Kevésbé sebezhető a megsemmisítési kísérletekkel szemben. Más dolog lelőni egy kolosszuszt több száz kilogrammos, de akár tonnás pályán, azonnal működésképtelenné téve az összes űrkommunikációt vagy intelligenciát, és más, ha mikroműholdak egész raj kering a pályán. Az egyik meghibásodása ebben az esetben nem fogja megzavarni a rendszer egészének működését. Ennek megfelelően az egyes műholdak működésének megbízhatóságára vonatkozó követelmények csökkenthetők. Fiatal tudósok úgy vélik, hogy a műholdak mikrominiatürizálásának kulcsproblémái közé kell tartoznia az új technológiák létrehozásának az optika, a kommunikációs rendszerek, valamint a nagy mennyiségű információ továbbításának, fogadásának és feldolgozásának módszerei terén. Nanotechnológiákról és nanoanyagokról beszélünk, amelyek lehetővé teszik az űrbe juttatott eszközök tömegének és méreteinek két nagyságrenddel történő csökkentését. Például a nanonikkel szilárdsága 6-szor nagyobb, mint ami lehetővé teszi a fúvóka tömegének 20-30%-os csökkentését rakétahajtóművekben. Az űrtechnológia tömegének csökkentése számos problémát megold: meghosszabbítja az űrszonda űrben tartózkodását, lehetővé teszi, hogy messzebbre repüljön, és többet vigyen magával a kutatáshoz hasznos eszközökből. Ezzel párhuzamosan az energiaellátás problémája is megoldódik. Miniatűr eszközökkel hamarosan számos jelenséget tanulmányoznak majd, például a napsugarak hatását a Földön és a Föld-közeli űrben zajló folyamatokra. (11. melléklet)

Következtetés

A nanotechnológia a jövő szimbóluma, a legfontosabb iparág, amely nélkül elképzelhetetlen a civilizáció további fejlődése.

A nanotechnológia felhasználási lehetőségei szinte kimeríthetetlenek – a rákos sejteket elpusztító mikroszkopikus számítógépektől a környezetet nem szennyező autómotorokig.

A nanotechnológia ma még gyerekcipőben jár, és tele van nagy lehetőségekkel.

A nagy kilátások nagy veszélyeket hordoznak magukban. Ebben a tekintetben az embernek a legnagyobb körültekintéssel kell kezelnie a nanotechnológiák példátlan lehetőségeit, kutatásait békés célokra irányítva. Ellenkező esetben saját létét veszélyeztetheti. Még rosszabb, ha ezek a technológiák piszkos kezekbe kerülnek. A történelem megmutatja, hogy a legjobb tudományos eredményeket hogyan lehet egymás elpusztítására felhasználni. Azok, akik osztják ezeket az aggodalmakat, „nano-apokaliptikusok” néven váltak ismertté. A nanoapokaliptikusok makacsul beszélnek a háborúk elkerülhetetlenségéről, amelyeket a nanorobotok-szétszedők maguk is vívhatnak, és mindent elpusztítanak, ami útjukba kerül, és megsokszorozódnak ebben a pusztításban. Lehetséges, hogy ezeknek a nanorobotoknak megvannak a maguk érdekei, amelyeknek semmi közük nem lesz az ember érdekeihez. Emiatt már komolyan fontolgatják és kitűzik azokat a feladatokat, amelyek a vírusok és baktériumok – lényegében a nanorobotok élő analógjának számító – ellenőrzött nanorobotok megsemmisítésére szolgáló védőeszközök létrehozását célozzák.

Egyszóval a nanovilág vár ránk, amiről még nagyon keveset tudunk. Szinte semmit sem tudunk. De reméljük, hogy mind a tudósok, mind a kormányok világszerte találnak elegendő erőt és eszközt ahhoz, hogy a nanotechnológiák vívmányait jó cselekedetekre irányítsák anélkül, hogy túllépnék az óvatosság határait.

Hivatkozások

1. Nanotechnológia a következő évtizedben / Szerk. M.K. Roco, R.S. Williams, P. Alivisatos. M., 2002.
2. Golovin Yu.I. Bevezetés a nanotechnológiába. M., 2003.
3. Dyachkov P.N. Szén nanocsövek. Anyagok a XXI. századi számítógépekhez //Természet. 2000. No. 11. S.23-30.
4. Internetes források.

http://korrespondent.ru

http://ria.ru/science/20081203/156376525.html#ixzz2orCoTJVk