Nanotehnologia în viață. Prezentare pe tema „nanotehnologiei în viața noastră”

CARDUL DE PROIECT

Grupă de vârstă: 8-10 clase.

Relevanţă: nanotehnologiile sunt strâns legate de viața umană modernă.

Ţintă: extinderea ideilor despre nanotehnologii și domeniile de aplicare a acestora.

Locația proiectului: biologie, fizică, chimie, medicină, afaceri militare.

Tip proiect: grup.

Durata proiectului: de la 2 saptamani.

Situatie problematica

Domeniul științei și tehnologiei numit nanotehnologie este relativ recent. Perspectivele pentru această știință sunt grandioase. Însăși particule „nano” înseamnă o miliardime dintr-o valoare. De exemplu, un nanometru este o miliardime dintr-un metru. Aceste dimensiuni sunt similare cu cele ale moleculelor și atomilor. Definiția exactă a nanotehnologiilor este următoarea: nanotehnologiile sunt tehnologii care manipulează materia la nivel de atomi și molecule (de aceea nanotehnologiile sunt numite și tehnologie moleculară). Impulsul dezvoltării nanotehnologiei a fost ideea științifică conform căreia, din punct de vedere al fizicii, nu există obstacole în a crea lucruri direct din atomi.
Deja astăzi ne putem bucura de avantajele și noile oportunități ale nanotehnologiei în:

medicament;
farmacologie;
ecologie;
informatică, sisteme de securitate a informațiilor;
sisteme de comunicații;
echipamente pentru automobile, tractoare și aviație;
siguranța rutieră;
sisteme de navigație noi.

În continuare, profesorul sau profesorii din diferite discipline oferă studenților să se împartă în grupuri în funcție de interesele lor cognitive și să exploreze nanotehnologiile în domeniul de cunoaștere ales.

Sarcina proiectului: studiază istoria nanotehnologiilor, ideea de nanotehnologii, aplicarea nanotehnologiilor în diverse domenii ale cunoașterii, visează și oferă mai multe opțiuni pentru utilizarea nanotehnologiilor.

Produsul posibil al proiectului:

eseu;
raport;
articol;
prezentare.

Surse de informare pentru elevi:

Kobayashi N. Introducere în nanotehnologie. M.: Binom, 2005.
Chaplygin A. Nanotehnologii în electronică. M.: Technosfera, 2005.

Resurse necesare pentru a finaliza sarcina proiectului: mostre de cântare de știucă, scaner, microscoape.

Organizarea activitatilor proiectului(in aplicatie).

Etape principale	Activitățile elevilor în această etapă	Activitatea profesorului în această etapă	Tehnologii de învățare utilizate
1. Orientare	Orientare în domeniul tematic, definirea temei proiectului, căutarea și analizarea problemei, stabilirea scopului proiectului, alegerea denumirii proiectului	Consultanta	Învățare bazată pe probleme, studiu de caz, tehnologia atelierelor creative
2. Principal	Dezvoltarea, discutarea posibilelor opțiuni de proiect, colectarea și studiul informațiilor, repartizarea responsabilităților într-un proiect de grup	Consultanta	Metoda proiectului, învățarea bazată pe probleme
3. reflectorizant	Analiza rezultatelor proiectului, autoevaluarea calității proiectului, efectuarea modificărilor necesare	Formarea de grupuri de recenzori, experți „externi”.	Metoda proiectului
4. Generalizare, prezentare	Pregatirea textului si protectia proiectului. Examinarea proiectelor colegilor de clasă	Consultații individuale și de grup privind conținutul și regulile de proiectare a lucrărilor de proiectare. Opinia expertului. Rezumat, analiza muncii efectuate	Discuție, seminar, masă rotundă

Evaluarea performanței. Apare prin discuții colective și autoevaluare. Profesorul reamintește criteriile după care băieții își evaluează munca și munca celorlalți: raționament, persuasivitate, activitate, a avea propria părere.

Descărcați toate materialele proiectului

Nanotehnologiile intră foarte activ în domeniul cercetării științifice și, din aceasta, în viața noastră de zi cu zi. Nano-obiectele create artificial surprind constant cercetătorii cu proprietățile lor și promit cele mai neașteptate perspective pentru aplicarea lor. Și nanoprodusele au o influență puternică asupra stării fizice și spirituale a unei persoane.

Descarca:

Previzualizare:

Nanotehnologia în viața noastră
Evoluțiile din domeniul nanotehnologiei sunt utilizate în aproape orice industrie: în medicină, inginerie mecanică, gerontologie, industrie, agricultură, biologie, cibernetică, electronică și ecologie. Cu ajutorul nanotehnologiilor, este posibil să explorați spațiul, să rafinați petrolul, să învingeți mulți viruși, să creați roboți, să protejați natura, să construiți computere ultra-rapide. Dezvoltarea nanotehnologiei va schimba viața omenirii mai mult decât dezvoltarea scrisului, a motorului cu abur sau a electricității. Nanolume este complexă și încă relativ puțin studiată, și totuși nu atât de departe de noi cum părea acum câțiva ani.

Nanotehnologia în medicină

Din evoluții nanotehnologice în medicinăașteptând realizări revoluționare în lupta împotriva cancerului, mai ales a infecțiilor periculoase, în diagnosticul precoce, în protezare. În toate aceste domenii se desfășoară cercetări intense. Unele dintre rezultatele lor au intrat deja în practica medicală. Iată doar două exemple notabile:

Prin uciderea microbilor și distrugerea tumorilor, medicamentele dau de obicei o lovitură organelor și celulelor sănătoase ale corpului. Din această cauză, unele dintre cele mai grave boli încă nu pot fi vindecate în mod fiabil - medicamentele trebuie utilizate în doze prea mici. Calea de ieșire este să livrezi substanța potrivită direct celulei afectate, fără a atinge restul.

Pentru a face acest lucru, se creează nanocapsule, cel mai adesea particule biologice (de exemplu, lipozomi), în interiorul cărora este plasată o nanodoză de medicament. Oamenii de știință încearcă să „ajusteze” capsulele la anumite tipuri de celule pe care trebuie să le distrugă prin pătrunderea membranelor. Mai recent, au apărut primele preparate industriale de acest tip pentru a combate anumite tipuri de cancer și alte boli.

Nanoparticulele ajută la rezolvarea altor probleme legate de livrarea medicamentelor în organism. Deci, creierul uman este serios protejat de natură de pătrunderea substanțelor inutile prin vasele de sânge. Cu toate acestea, această protecție nu este ideală. Este ușor depășit de molecule de alcool, cofeină, nicotină și antidepresive, dar blochează medicamentele pentru boli grave ale creierului însuși. Pentru a le introduce, trebuie să faci operații complexe. O nouă modalitate de a livra medicamente la creier folosind nanoparticule este acum testată. O proteină care trece liber „bariera creierului” joacă rolul unui „cal troian”: un punct cuantic (nanocristal semiconductor) este „atașat” de moleculele acestei proteine și, împreună cu acesta, pătrunde în celulele creierului. În timp ce punctele cuantice semnalează doar că bariera a fost depășită, în viitor se plănuiește utilizarea lor și a altor nanoparticule pentru diagnosticare și tratament.

Proiectul mondial de descifrare a genomului uman a fost finalizat de mult timp - o determinare completă a structurii moleculelor de ADN care se găsesc în toate celulele corpului nostru și controlează continuu dezvoltarea, diviziunea și reînnoirea acestora. Cu toate acestea, pentru prescrierea individuală a medicamentelor, pentru diagnosticul și prognosticul bolilor ereditare, este necesar să se descifreze nu genomul în general, ci genomul unui anumit pacient. Dar procesul de decodare este încă foarte lung și costisitor.

Nanotehnologia oferă modalități interesante de a rezolva această problemă. De exemplu, utilizarea nanoporilor - atunci când o moleculă trece printr-un astfel de por plasat într-o soluție, senzorul o înregistrează prin modificarea rezistenței electrice. Cu toate acestea, se pot face multe fără a aștepta o soluție completă la o problemă atât de complexă. Există deja biocipuri care recunosc peste două sute de „sindroame genetice” responsabile de diferite boli la un pacient într-o singură analiză.

Diagnosticarea stării celulelor vii individuale direct în organism este un alt domeniu de aplicare al nanotehnologiei. În prezent, se testează sonde, constând dintr-o fibră optică de zeci de nanometri grosime, de care este atașat un nanoelement sensibil chimic. Sonda este introdusă în celulă și transmite informații despre reacția elementului sensibil prin intermediul fibrei optice. În acest fel, este posibil să se studieze în timp real starea diferitelor zone din interiorul celulei, pentru a obține informații foarte importante despre încălcările biochimiei sale fine. Și aceasta este cheia pentru diagnosticarea bolilor grave într-un stadiu în care nu există încă manifestări externe - și când este mult mai ușor să vindeci boala.

Un exemplu interesant este crearea de noi tehnologii pentru secvențierea (determinarea secvenței de nucleotide) a moleculelor de ADN. Secvențierea nanoporilor, o tehnologie care folosește porii pentru a număra particule de la submicron la milimetru, suspendate într-o soluție de electrolit, ar trebui menționată în primul rând printre astfel de metode. Când o moleculă trece printr-un por, rezistența electrică din circuitul senzorului se modifică. Și fiecare moleculă nouă este înregistrată de schimbarea curentă. Scopul principal pe care oamenii de știință care dezvoltă această metodă încearcă să-l atingă este să învețe să recunoască nucleotidele individuale în compoziția ARN-ului și ADN-ului.

Tehnologia de informație

Tehnologiile informaționale se dezvoltă rapid în fața ochilor noștri. Nanotehnologie ele sunt transformate într-un mod revoluționar în legătură cu posibilitatea de a face echipamentul mai miniatural și mai adaptat nevoilor individuale ale omului. Sunt cunoscute un număr de grupe moleculare organice care pot funcționa ca un redresor, o magistrală conductivă sau un dispozitiv de stocare. Pentru a stoca un bit de informație, teoretic, este nevoie de o singură moleculă. O unitate de hard disk realizată în acest fel ar putea avea o capacitate de multe ori mai mare decât cea a omologilor de astăzi.

Unul dintre cele mai promițătoare domenii din nanoelectronica de astăzi este utilizarea nanofirelor (nanofirelor) - fire din diverse materiale, a căror grosime ajunge la câțiva nanometri. Un tranzistor poate fi „întins” de-a lungul nanofirului - se presupune că astfel de tranzistori vor deveni baza pentru circuitele electronice flexibile situate în „țesutul inteligent”. Desigur, va necesita tehnologie de încredere pentru a crea rețele uriașe de tranzistori pe nanofire și este uimitor că una dintre cele mai realiste modalități de a face acest lucru este asamblarea nanofirelor folosind nanomașini naturale, molecule de ADN. Rezultate încurajatoare au fost deja obținute pe această cale.

Nanofirele pot fi, de asemenea, foarte utile pentru crearea memoriei magnetice nevolatile de generație următoare (nu se șterg atunci când alimentarea este oprită). Fără piese în mișcare, un astfel de dispozitiv ar combina capacitatea unui hard disk cu dimensiunea și viteza de citire a celor mai bune cipuri de siliciu.

Cu toate acestea, astăzi nimeni nu poate afirma că nanofirele vor deveni baza tehnologiei informatice în viitorul apropiat. Multe grupuri de cercetare lucrează la alte elemente de bază - în special, filmele cu grafen. Cu toate acestea, toate domeniile promițătoare se referă la nanotehnologie, adică folosesc proprietățile neobișnuite ale structurilor nanometrice create artificial ale anumitor materiale. Pe viitor, astfel de materiale ar trebui să asigure crearea unor procesoare și mai puternice și mai compacte, unde informația să nu mai fie reprezentată de o sarcină electrică, așa cum este acum. Electronica este pe cale să fie înlocuită cu spintronica, care operează pe stările atomilor sau moleculelor individuale.

Ei bine, pe termen lung, tehnologia informatică este probabil să se confrunte cu o revoluție și mai fundamentală - nu numai în baza elementului, ci în însuși principiile de calcul. Vorbim despre crearea procesoarelor cuantice - dispozitive care lucrează cu „biți cuantici”, sau „qubiți”. Un procesor cuantic nu trebuie să fie foarte mic – prototipurile actuale ocupă o încăpere întreagă. Cel mai probabil, nu va deveni un înlocuitor pentru un computer clasic. Valoarea acestei mașini este diferită - folosind legile mecanicii cuantice, este capabilă (până acum - doar în teorie!) să rezolve unele probleme care sunt practic inaccesibile computerelor obișnuite: să spargă cele mai complexe cifruri, să analizeze baze de date uriașe. cu mare viteză și, cel mai important, să calculeze structura cu mare precizie și proprietăți ale substanțelor la nivel molecular.

În următorii ani, oamenii de știință intenționează doar să dezvolte tehnologii de încredere pentru crearea de qubiți unici. Cu toate acestea, posibilitățile potențiale ale computerelor cuantice sunt atât de tentante încât tot mai multe echipe de cercetare sunt implicate în aceste studii și, în primul rând, nanotehnologii.

Energie

Există, de asemenea, o potențială alternativă nanotehnologică la resursele energetice. Acest lucru este valabil mai ales într-o eră a prețurilor mondiale extrem de ridicate ale petrolului. Petrolul poate înlocui energia solară. Oamenii de știință sunt convinși că, odată cu o anumită utilizare a nanotehnologiei, eficiența colectării energiei solare va crește atât de mult încât toată lumea va uita pur și simplu de petrol și cărbune. Energia Soarelui este disponibilă în mod egal tuturor statelor de pe planetă și este greu de imaginat cum o țară va bloca un alt acces la această sursă. În consecință, un motiv pentru războaie și conflicte din cauza nanotehnologiei poate deveni mai puțin.

Nanotehnologie și alimente

Dacă un astfel de concept precum nanotehnologia câștigă acum din ce în ce mai multă faimă datorită aplicării sale în multe domenii importante ale activității umane, atunci un astfel de termen ca nanoeed practic necunoscut de nimeni. Cu toate acestea, nanotehnologiile sunt, de asemenea, la mare căutare în acest domeniu. Mai ales având în vedere că creșterea continuă a populației lumii, alături de creșterea consumului din ultimii ani, a devenit una dintre cele mai acute probleme globale. Știați că o parte semnificativă a aditivilor biologic activi utilizați în creșterea animalelor pur și simplu nu este absorbită de animale? Și aici, ca și în cazul cosmeticelor, nanotehnologiile vin în ajutor - aditivii biologic activi și vitaminele închise în micelii cu un diametru de câteva zeci de nanometri sunt absorbite de organism mult mai bine decât cele dizolvate în apă sau alimente lichide. Și deoarece vitaminele și suplimentele alimentare sunt mai bine absorbite, creșterea musculară este mai rapidă, iar carnea ajunge pe rafturile magazinelor mult mai devreme decât de obicei.

Apropo, procesul de livrare a produselor alimentare către consumatori suferă schimbări semnificative odată cu introducerea pe scară largă a nanotehnologiei. Marile companii alimentare sunt cele mai interesate de tehnologiile de ambalare, în special, nanoparticulele de argint folosite ca acoperire antibacteriană sunt utilizate pe scară largă. Nanotehnologia oferă, de asemenea, producătorilor de alimente oportunități unice de monitorizare cuprinzătoare a calității și siguranței produselor direct în procesul de producție, de exemplu. in timp real. Vorbim despre aparate de diagnosticare care folosesc nanosenzori de diferite tipuri, capabile să detecteze rapid și fiabil cei mai mici contaminanți chimici sau agenți biologici periculoși din produse. Cu toate acestea, intențiile oamenilor de știință cu privire la utilizarea acestor tehnologii în producția de alimente sunt mult mai mari și mai ambițioase. Ei speră că utilizarea lor în agricultură (în cultivarea cerealelor, legumelor, plantelor și animalelor) și în producția de alimente (în procesare și ambalare) va duce la nașterea unei clase complet noi de produse care vor forța în cele din urmă alimentele modificate genetic să iasă din piaţă. Dacă acest lucru se va întâmpla sau nu, este o chestiune de viitor foarte apropiat.

Frumusețe și nanotehnologie

Industria frumuseții este unul dintre domeniile în care cea mai nouă tehnologie este aplicată cel mai rapid. Nanotehnologiile, care recent au încetat să mai fie folosite exclusiv în dispozitivele tehnice, pot fi găsite acum din ce în ce mai mult în produsele cosmetice. S-a stabilit că 80 la sută din toate substanțele cosmetice aplicate pe piele rămân pe ea, indiferent de cost. Aceasta înseamnă că efectul utilizării lor afectează, practic, doar starea părții superioare a pielii. Prin urmare, succesul industriei cosmetice depinde din ce în ce mai mult de dezvoltarea sistemelor de livrare a ingredientelor active în straturile profunde ale pielii. Nanotehnologiile au venit să ajute la rezolvarea acestei probleme, cu care se confruntă cosmetologii de multă vreme.

Îmbătrânirea pielii se datorează faptului că reînnoirea celulară încetinește odată cu vârsta. Pentru a stimula creșterea celulelor tinere, al căror număr determină elasticitatea pielii, culoarea acesteia și absența ridurilor, este necesar să se acționeze asupra celui mai profund strat de creștere al dermei. Este separat de suprafața pielii printr-o barieră de solzi cornoase ținute împreună de un strat lipidic. Acest lucru se poate face numai prin spații intercelulare, al căror diametru este neglijabil - nu mai mult de 100 nm. Dar „porțile” microscopice nu sunt singurul obstacol. Există o altă dificultate: substanțele care umplu aceste goluri „nu lasă să treacă” compușii solubili în apă. Dar aceste substanțe, numite lipide, pot fi „înșelate” folosind nanotehnologia. Una dintre soluțiile la problema livrării de substanțe biologic active a fost crearea de „recipiente” artificiale, lipozomi, care, în primul rând, au dimensiuni mici, pătrund în spațiile intercelulare și, în al doilea rând, sunt recunoscuți de lipide ca „prietenos” . Un lipozom este un sistem coloidal în care miezul de apă este înconjurat pe toate părțile de o formațiune sferică închisă. Compusul solubil în apă astfel mascat trece nestingherit prin bariera lipidică. Cosmeticele pe bază de lipozomi luptă împotriva primelor semne de îmbătrânire a pielii - uscăciune crescută, ridurile. Datorită sistemului de complexe lipozomale, nutrienții sunt capabili să pătrundă suficient de adânc. Dar, din păcate, nu este suficient pentru a afecta semnificativ procesele de regenerare a pielii.

Micelele sunt particule microscopice formate în soluții și constând dintr-un miez și o înveliș. În funcție de starea soluției, din ce constă miezul și învelișul, miceliile pot lua diferite forme externe. Lipozomii sunt una dintre soiurile de micelii. Următorul pas în dezvoltarea produselor cosmetice anti-îmbătrânire a fost crearea nano-urilor. Aceste complexe de transport sunt chiar mai mici decât lipozomii și sunt structuri sferice umplute cu vitamine, microelemente sau alte substanțe utile. Datorită dimensiunilor lor mici, nanozomii sunt capabili să pătrundă în straturile mai profunde ale pielii. Dar, cu toate avantajele lor, nanozomii nu sunt capabili să transporte complexele bioactive necesare pentru o nutriție adecvată a celulelor. Tot ce pot face este să transporte o substanță, cum ar fi o vitamina. Evoluțiile recente în domeniul biotehnologiei au făcut posibilă crearea de produse cosmetice care nu numai că pot pătrunde în zona stratului germinativ al dermei, ci și pot provoca în ea exact acele procese care au fost programate în laborator. Cosmeticele țintite pe bază de nanocomplexuri nu doar transferă nutrienți în straturile profunde ale pielii - în arsenalul său, în funcție de sarcină, există hidratare, curățare, îndepărtare a toxinelor, netezire a cicatricilor, cicatricilor și multe altele. Mai mult, nanocomplexele sunt create în așa fel încât eliberarea de substanțe bioactive să aibă loc exact pe zona pielii unde sunt necesare. Principalul avantaj al unor astfel de produse cosmetice este prevenirea îndreptată a îmbătrânirii. La urma urmei, corectarea proceselor care apar în piele este mult mai eficientă decât abordarea rezultatelor acestor procese.

Mașini

Industria auto este una dintre cele care sunt primele care percep inovații, inclusiv cele nanotehnologice. Chiar și astăzi în această industrie, cifra de afaceri globală a produselor care utilizează nanotehnologia este estimată la peste 8 miliarde de dolari, iar prognoza pentru 2015 este de 54 de miliarde. Iată doar câteva exemple despre modul în care nanoinovația transformă elementele familiare ale unei mașini.

Materialele compozite fac părțile corpului puternice și ușoare. Caroseriile mașinilor de Formula 1 sunt realizate din compozit din fibră de carbon - deoarece o astfel de caroserie poate rezista chiar și la coliziuni la viteze de aproximativ 300 km/h. Discurile de frână sunt, de asemenea, fabricate din compozite carbon-metal - nu se supraîncălzesc în timpul frânării intensive prelungite.

Adăugarea de nanoparticule la combustibil crește eficiența arderii acestuia, reducând în același timp cantitatea de substanțe nocive emise în atmosferă. Nanoparticulele din ulei contribuie la creșterea duratei de viață a motorului: conform unor rapoarte, utilizarea unor astfel de aditivi reduce uzura pieselor de 1,5-2 ori.

Suprafața zgâriată a mașinii nu numai că arată rău, dar înrăutățește și proprietățile aerodinamice ale mașinii, anulând procentul de economie de combustibil oferit de aerodinamică. Prin urmare, nanotehnologia este folosită și în producția de vopsea pentru a o face mai rezistentă la influențele externe. Daimler Chrysler folosește de câțiva ani lacul ceramic la scară nanometrică pentru vehiculele Mercedes-Benz. Este mult mai greu de zgâriat decât în mod normal și, de asemenea, strălucește în lumina soarelui într-un mod special. Iar industria stăpânește cu acoperiri puternice și principale pe bază de nanoparticule de dioxid de titan pentru autocurățarea geamurilor auto. În viitor, piața se așteaptă la apariția unor nanovopsele capabile să își schimbe culoarea într-o gamă largă. Există deja nano-acoperiri anticorozive pentru caroseria mașinii, iar în următorii ani ar trebui să apară noi generații de astfel de acoperiri - „materiale inteligente” auto-vindecătoare saturate cu nanocapsule. Când sunt deteriorate sau ruginite, capsulele eliberează nanoparticule „vindecătoare”.

Și farurile ar trebui să se schimbe dramatic în următorii ani. Lămpile cu xenon la modă astăzi pot fi înlocuite cu lămpi LED produse folosind nanotehnologie. Într-o perspectivă ceva mai îndepărtată - surse de lumină bazate pe puncte cuantice, nanocristale semiconductoare. Nanoparticulele de carbon (așa-numitele carbon negru) sunt adăugate cauciucului din anvelope, iar rezistența acestuia este semnificativ crescută. Lichidele saturate cu nanoparticule magnetice sunt testate pentru utilizare în amortizoare cu rigiditate reglabilă.

Nanotehnologia de poimâine poate face mașina complet diferită chiar și din exterior. A creat compozite polimerice pe nanotuburi, produse din care își schimbă forma sub influența curentului electric. Vor să le folosească în industria aeronautică - aeronava va putea schimba forma aripii, adaptându-se la condițiile de zbor. Dar aproape în același timp, BMW și-a arătat noul concept - o mașină cu o formă schimbătoare, saturată și cu nanomateriale. Prin urmare, ideea unei mașini cu geometrie non-rigidă este în aer. Nu există nicio îndoială că nanotehnologii vor încerca să-l aducă în minte – mai precis, la un nanomaterial inteligent.

O mașină alimentată cu hidrogen este una dintre liniile generale de dezvoltare a transportului cu motor. Americanii plănuiesc să aducă această tehnologie până în 2015. Nanotehnologiile sunt chemate să joace un rol decisiv în cele trei etape principale ale lucrului cu hidrogenul. În primul rând, instalațiile solare puternice bazate pe nanomateriale ar fi foarte utile pentru obținerea hidrogenului din apă. În al doilea rând, ar fi mult mai sigur să stocați hidrogenul nu în cilindri sub presiune uriașă, ci în materiale nanoporoase - acestea sunt acum în curs de construcție. În cele din urmă, elementele energetice în sine, cel mai probabil, nu se vor lipsi de nanostructuri.

Ei bine, drumuri inteligente, saturate cu senzori nanoelectronici care spun mașinii inteligente tot ceea ce este necesar pentru a conduce în siguranță, cititorul își poate imagina cu ușurință.

Într-un cuvânt, nanotehnologiile sunt „cheia magică” pentru toate ramurile științei și producției.

Cheltuielile globale pentru proiecte de nanotehnologie depășesc acum 9 miliarde de dolari pe an. SUA reprezintă aproximativ o treime din toate investițiile globale în nanotehnologie. Alți investitori importanți pe piața nanotehnologiei sunt Uniunea Europeană și Japonia. Prognozele arată că până în 2015 numărul total de angajați din diferite ramuri ale industriei nanotehnologiei poate ajunge la 2 milioane de oameni, iar costul total al bunurilor produse cu nanomateriale se poate apropia de 1 trilion de dolari.

Nanotehnologia în artă

O serie de lucrări ale artistului americanNatasha Vita-Morlegate de nanotehnologie.

În modern artăa apărut o nouă tendințănanoart„(nanoart) (ing.nanoart ) este o formă de artă asociată cu creațiaartistsculpturi (compoziții) de dimensiuni micro și nano (10-6 și 10 -9 m, respectiv) sub influența proceselor chimice sau fizice ale materialelor de prelucrare, fotografierea celor obținutenanoimagini folosindmicroscop electronicși procesarea fotografiilor alb-negru într-un editor grafic (de exemplu,Adobe Photoshop).

Compoziția „Nanobots” a grupului rus Re-Zone este dedicată nanoroboților și rolului lor în progresul social.

Nanotehnologia în science fiction

În binecunoscuta operă a scriitorului rusN. Leskova„Stângaci” ( an) există un fragment interesant:

Dacă, - spune el, - ar exista un micscope mai bun, care îl mărește la cinci milioane, atunci te-ai demni, - spune el, - să vezi că pe fiecare potcoavă este afișat numele maestrului: care maestru rus a făcut acea potcoavă. - șeful unei corporații de nanotehnologie și prima persoană care a experimentat efectele medicalenanoroboți.

În seria SFPoarta stelară: SG-1„una dintre cele mai avansate curse din punct de vedere tehnic și social este cursa”replicatoare”, care a apărut ca urmare a unui experiment eșuatvechi cu utilizarea și descrierea diverselor aplicații ale nanotehnologiei. în film"Ziua in care Pamantul s-a oprit” cu Keanu Reeves, o civilizație extraterestră condamnă omenirea la moarte și aproape că distruge totul de pe planetă cu ajutorul gândacilor nano-replicanți care se auto-replica, devorând tot ce îi este în cale.la Moscova în Complexul Central Expozițional „Expocentre”. Programul Forumului a constat din partea de afaceri, secțiuni științifice și tehnologice, prezentări de poster, rapoarte ale participanților la Concursul Internațional pentru Lucrările Științifice ale Tinerilor Oameni de Știință în Domeniul Nanotehnologiei și o expoziție.

În total, la evenimentele Forumului au participat 9024 de participanți și vizitatori din Rusia și 32 de țări străine, inclusiv:

4048 de participanți la congresul parte a Forumului
4212 vizitatori expoziție
559 însoțitor de stand
205 reprezentanți ai mass-media au reflectat activitatea Forumului

LA 2009La evenimentele Forumului au participat 10.191 de persoane din 75 de regiuni ale Federației Ruse și 38 de țări străine, printre care:

4.022 de participanți la congresul din cadrul Forumului
9.240 de vizitatori ai expoziției
951 însoțitor de stand
409 reprezentanți ai mass-media au reflectat activitatea Forumului

LA 2010La forum au participat aproape 7.200 de persoane. Printre vizitatorii excursiilor special organizate de Fundația Forumul RUSNANO pentru școlari s-au numărat participanții la Olimpiada de Nanotehnologie Internet din întreaga Rusie și școlari, care s-au găsit pentru prima dată în centrul unui eveniment major de nanotehnologie. Scolarii din Ceboksary, Tula, Rostov-pe-Don au venit special pentru a participa la Forum. Studenții postuniversitari au devenit ghizi turisticiUniversitatea de Stat din Moscova Lomonosovincluse în procesul de pregătire a olimpiadei nanotehnologice.

elev 1 1 -Clasa B

OOSH /-/// pașii nr. 41

Kolosova Nikita Conducător: profesor de fizică Minaeva I.A.

Nanotehnologia: un loc printre alte științe

NANOTEHNOLOGII

Chimie, fizică atomică și nucleară

Astronomie

păr

acarienii de praf

celulă

continent

planete

Pământ

atomi

Uman

Științe sociale

Geologie

Biologie

Putem face ca nanolumea să funcționeze pentru noi !!!

De ce este „nanotehnologia” interesantă?

bacteriofag

Particulă Au înconjurat de mai mici

virus gripal

Nanoworld trăiește în noi și lucrează pentru noi !!!

Mozaic de 1 nm C 60

Principalele etape ale dezvoltării nanotehnologiei:

Câștigătorul Premiului Nobel din 1959, Richard Feynman, declară că în viitor, după ce a învățat să manipuleze atomii individuali, omenirea va putea sintetiza orice. 1981 Crearea de către Binig și Rohrer a unui microscop cu scanare tunel - un dispozitiv care permite să influențeze materia la nivel atomic. 1982-85 Atingerea rezoluției atomice. 1986 Crearea unui microscop de forță atomică, care, spre deosebire de un microscop tunel, face posibilă interacțiunea cu orice materiale, nu numai cu cele conductoare. 1990 Manipularea unui singur atom. 1994 Începerea aplicării metodelor nanotehnologice în industrie.

Medicamentul .

Crearea unor medici robotici moleculari care să „trăiească” în interiorul corpului uman, eliminând sau prevenind toate daunele, inclusiv cele genetice. Perioada de implementare - prima jumătate a secolului XXI.

Eritrocite și bacterii - purtători de nanocapsule cu medicamente

Metoda de livrare pentru nanoparticule cu medicamente sau fragmente de ADN (gene) pentru tratamentul celular

Eritrocitele cu nanocapsule lipite de ele, capabile să se lipească doar de anumite tipuri de celule (cele bolnave), vor livra aceste capsule celulelor țintă.

Gerontologie.

Atingerea nemuririi personale a oamenilor prin introducerea în organism a roboților moleculari care previn îmbătrânirea celulară, precum și restructurarea și îmbunătățirea țesuturilor corpului uman. Reînvierea și vindecarea acelor oameni fără speranță care erau în prezent înghețați prin metode crionice. Perioada de implementare: al treilea - al patrulea trimestru al secolului XXI.

Industrie.

Înlocuirea metodelor tradiționale de producție cu roboți moleculari care asambla mărfuri direct din atomi și molecule. Perioada de implementare - începutul secolului XXI

Nanotuburile fac materialele polimerice mai puternice

Perspectivele de utilizare a nanotehnologiei în industria de automobile astăzi nu sunt complet clare. Cu toate acestea, este încurajator faptul că nanomaterialele sunt deja folosite în industria auto, deși majoritatea sunt încă în faza de dezvoltare a designului. Producătorii de mașini au acumulat deja destul de multă experiență în acest domeniu.

Nanofibrele fac suprafata curata.

În stânga, picătura nu udă suprafața formată din nanofire și, prin urmare, nu se răspândește peste ea. În dreapta este o reprezentare schematică a unei suprafețe asemănătoare unei perii de masaj; theta - unghiul de contact, a cărui valoare indică umecbilitatea suprafeței: cu cât teta este mai mare, cu atât umecbilitatea este mai mică.

Agricultură.

Înlocuirea producătorilor naturali de alimente (plante și animale) cu complexe funcționale similare de roboți moleculari. Ei vor reproduce aceleași procese chimice care au loc într-un organism viu, dar într-un mod mai scurt și mai eficient.

De exemplu, din lanț „sol – dioxid de carbon – fotosinteză – iarbă – vacă – lapte” vor fi eliminate toate legăturile inutile. Va rămâne „sol – dioxid de carbon – lapte (brânză de vaci, unt, carne)". O astfel de „agricultură" nu va depinde de condițiile meteorologice și nu va avea nevoie de muncă fizică grea. Și productivitatea ei va fi suficientă pentru a rezolva problema alimentației odată pentru totdeauna.

Perioada de implementare este al doilea - al patrulea sfert al secolului XXI.

Biologie

Va deveni posibilă introducerea nanoelementelor într-un organism viu la nivel atomic. Consecințele pot fi foarte diferite – de la „restaurarea” speciilor dispărute până la crearea de noi tipuri de ființe vii, bioroboți. Perioada de implementare: mijlocul secolului XXI.

Nanotehnologii în criminalistică.

Amprenta de pe hârtie este aceeași după ce contrastează cu nanoparticulele de aur care aderă la semnele de caneluri grase lăsate pe hârtie.

Ecologie

Eliminarea completă a efectelor nocive ale activităților umane asupra mediului.

În primul rând, prin saturarea ecosferei cu roboți moleculari ordonați care transformă deșeurile umane în materii prime;
Și în al doilea rând, datorită transferului industriei și agriculturii către metode nanotehnologice non-deșeuri. Perioada de implementare: mijlocul secolului XXI.

Explorarea spațiului

Aparent, explorarea spațiului în ordinea „obișnuită” va fi precedată de explorarea acestuia de către nanoroboți.

O armată uriașă de roboți moleculari va fi eliberată în spațiul cosmic din apropierea Pământului și o va pregăti pentru așezarea umană - faceți locuibilă Luna, asteroizii, cele mai apropiate planete, construiți stații spațiale din „materiale improvizate” (meteoriți, comete).

Va fi mult mai ieftin și mai sigur decât metodele actuale.

Cibernetică

Va exista o tranziție de la structurile plane existente în prezent la microcircuite tridimensionale, dimensiunea elementelor active va scădea până la dimensiunea moleculelor. Frecvențele de funcționare ale calculatoarelor vor atinge valori de teraherți. Soluțiile schematice bazate pe elemente asemănătoare neuronilor vor deveni larg răspândite. Va apărea memoria de mare viteză pe termen lung, bazată pe molecule de proteine, a cărei capacitate va fi măsurată în terabytes. va deveni posibil „relocarea” inteligenței umane în computer. Perioada de implementare: primul - al doilea sfert al secolului XXI.

Afișaj flexibil cu nanotuburi.

matrice de afișare flexibilă bazată pe nanotuburi;

display flexibil cu Leonardo de Vinci.

Securitatea nanotehnologiei?

Cel puțin 300 de produse de consum, inclusiv creme de protecție solară, paste de dinți și șampoane, sunt fabricate folosind nanotehnologie. FDA încă le permite să fie vândute fără o etichetă specială „Conține nanoparticule”. În același timp, mulți cercetători susțin că, pătrunzând în astfel de nanoparticule, pot provoca reacții inflamatorii sau imunologice. Prin urmare, într-o oarecare măsură, intrând în era nanotehnologiei, ne punem în locul cobaii experimentali.

Nanotehnologia există de mult timp

Acoperire antimicrobiană cu nanoparticule de TiO2 și Ag

Foi cu nanoparticule Ag, care au efect bactericid și antifungic

Pansamente antimicrobiene pentru plăgi cu nanoparticule de Ag cu acțiune bactericidă

Cremă de protecție solară cu nanoparticule de ZnO - nelipicioasă și transparentă

O sticlă de pulverizare care pulverizează o suspensie sterilizantă de nanoparticule Ag

În fiecare zi ne apropiem de inevitabila revoluție pe care o aduce nanotehnologia. Creăm noi dispozitive, obținem materiale unice la care nu ne-am gândit până acum. Utilizarea nanotehnologiei în viața de zi cu zi a făcut posibilă schimbarea formei obiectelor cunoscute nouă. Drept urmare, am obținut proprietăți complet diferite, dar utile ale substanței. Realitatea din jurul nostru devine mai puțin periculoasă și mai favorabilă pentru o viață confortabilă. Un bun exemplu este reducerea dimensiunilor obișnuite ale dispozitivelor electrice uzate la dimensiunea nanoparticulelor care sunt invizibile pentru ochiul uman. Calculatoarele devin mai mici, dar mult mai puternice. Nanotehnologia în viața de zi cu zi și în industrie a schimbat semnificativ totul în jurul nostru.

Este posibil să creăm o formă de inteligență artificială care ar putea satisface oricare dintre nevoile noastre? Răspunsul constă în aplicarea rațională a ultimelor evoluții. Nanotehnologia este calea către viitor, deoarece afectează toate aspectele vieții noastre. Utilizarea nanotehnologiei oferă multe oportunități, dar ridică și o serie de preocupări.

Fereastra către nanolume

Microscopul electronic vă permite să priviți în microcosmos. Este foarte dificil să observați imediat nanotehnologiile în viața de zi cu zi fără echipamente speciale, deoarece sunt atât de mici încât nu se pot distinge cu ochiul liber. La o asemenea scară substanțele prezintă cele mai neobișnuite și neașteptate proprietăți. Utilizarea unor astfel de proprietăți promite o revoluție tehnologică unică. Ele oferă noi posibilități radicale, cum ar fi controlul corpului uman și a mediului.

Istoria apariției nanotehnologiei

Totul începe în anii 80 ai secolului XX cu inventarea unui instrument numit scanare (STM). Profesorul James Jimzewski și-a petrecut întreaga viață profesională în lumea la scară nanometrică. Este unul dintre primii oameni din lume care a avut ocazia să studieze materia la nivelul unor valori incredibil de mici, milioanemii de milimetru. Aceste microscoape fac posibilă studierea suprafeței în același mod în care citește orb. Atunci nimeni nu ar fi putut bănui cât de utilă ar fi nanotehnologia în viața de zi cu zi și în industrie.

Principiul lucrului cu nanoparticule

Un microscop de scanare folosește o sondă cu grosimea unui ac de 1 atom. Când se apropie de doar câțiva nanometri de probă, electronii sunt schimbati cu cea mai apropiată nanoparticulă. Acest fenomen se numește efect de tunel. Sistemul de control detectează modificarea curentului de tunel, iar acum, pe baza acestor informații, se realizează o construcție mai precisă a topografiei suprafeței probei studiate. Software-ul permite ca datele să fie convertite într-o imagine care oferă oamenilor de știință cheia către o lume nouă folosind nanotehnologia în viața de zi cu zi și în alte industrii.

Potrivit lui James Dzhimzewski, datorită microscopului electronic cu scanare, oamenii de știință au obținut pentru prima dată imagini ale atomilor și moleculelor și au putut studia forma acestora. Aceasta a fost o adevărată revoluție în știință, deoarece oamenii de știință au început să privească multe lucruri într-un mod complet diferit, acordând atenție proprietăților atomilor individuali, și nu milioanelor și miliardelor de particule, așa cum a fost cazul în trecut.

Primele descoperiri

Utilizarea noilor tehnologii a condus la o descoperire uluitoare. Când dispozitivul s-a apropiat de atom la o distanță de 1 nanometru, a apărut o legătură între acesta și atom. Această caracteristică a făcut posibilă găsirea unei modalități de a muta microparticulele individuale. Datorită acestei descoperiri, a devenit posibilă utilizarea nanotehnologiei pentru o viață confortabilă.

După cum a explicat James Jimzewski, profesor la Universitatea din California, microscopul de scanare cu tunel a făcut posibilă atingerea practic a moleculelor și atomilor. Pentru prima dată, oamenii de știință au reușit să manipuleze atomii de pe suprafața materiei și să creeze structuri care înainte erau de neimaginat.

Această nouă descoperire (abilitatea de a observa și manipula cele mai mici particule care alcătuiesc materia) a făcut posibilă utilizarea nanotehnologiei în toate industriile fără excepție.

Dezvoltarea nanotehnologiei

Fizicianul și filozoful Etin Klin consideră că posibilitatea unei descoperiri tehnologice datorită nanotehnologiei este destul de reală, dar aceasta se bazează în mare parte pe entuziasmul omului de știință.

După cum spune fizicianul și filozoful Etin Klin, au trecut mai puțin de 100 de ani de la momentul confirmării experimentale a existenței atomilor până la momentul în care au fost capabili să-i manipuleze. În fața oamenilor de știință se deschid oportunități la care nici nu se puteau gândi înainte. Numai datorită acestui fapt, guvernul tuturor țărilor dezvoltate a început să manifeste interes pentru științele relevante. Totul a început cu o inițiativă americană în 2002 a fizicienilor Roca și Benbridge. Acești oameni de știință au venit cu ideea nebună că, datorită nanotehnologiei, omenirea va fi capabilă să rezolve toate problemele cu care se confruntă.

Această declarație a fost impulsul pentru începerea a numeroase studii care au făcut posibilă implementarea unor domenii atât de avansate ale științei și tehnologiei precum microelectronica, informatica, cercetarea energiei nucleare, microbiologie, tehnologia laser, medicină și multe altele.

Nanotehnologie: exemple

În viața de zi cu zi există atât de multe substanțe imperceptibile, dar foarte importante, a căror prezență nici nu o bănuim! Să ne uităm la cele mai izbitoare exemple:

Pastă de dinţi. Anterior, nimeni nu se gândea de ce un demachiant pentru dinți este diferit. Totul se datorează prezenței anumitor nanoparticule. De exemplu, hidroxiapatita de calciu, care este invizibilă cu ochiul liber, ajută la refacerea smalțului deteriorat și la protejarea dinților de carii.

Vopsea auto. Vopselele auto moderne, datorită nanoparticulelor, sunt capabile să acopere zgârieturile superficiale și alte cavități formate pe caroserie. Acestea includ bile microscopice, care oferă un astfel de efect.

Scopul evenimentului: să studieze introducerea nanotehnologiilor în viața umană și să arate semnificația lor în lumea modernă.

1. Să dezvolte abilitățile de autoeducare ale elevilor, abilitățile creative.

2. Să insufle elevilor respectul pentru oamenii de știință și realizările lor.

3. Ajutați elevii să-și extindă cunoștințele despre marii oameni de știință.

Planul evenimentului.

1. Discurs introductiv al facilitatorului (Studiul 1): „Ce este nanotehnologia”.

2. Istoria dezvoltării nanotehnologiei. (Studiul 2).

Domenii de aplicare a nanotehnologiilor.

3. Nanotehnologii în medicină. (Studiul 3).

4. Nanotehnologii în biologie. (Studiul 4).

5. Nanotehnologia în cosmetică. (Studiul 5).

Nanotehnologii în industrie.

6. NT în industria alimentară. (Uch.6).

7. NT în industria auto. (Uch.7).

8. NT în agricultură. (Uch.8).

9. NT în ecologie. (Uch.9).

10. NT în energie. (Uch.10).

11. NT în construcție. (Uch.11).

12. NT în cibernetică și electronică. (Uch.12).

13. NT în criminalistică. (Uch.13).

14. NT în spațiu, tehnologii informaționale și militare. (Uch.14).

Comentarii de încheiere ale moderatorului.

Discurs introductiv al prezentatorului

1. Ce este nanotehnologia? (Studiul 1)

Nanotehnologiile sunt modalități de a crea noi materiale, este o oportunitate de a le controla și de a produce produse unice care vor avea proprietăți complet noi.

Nanotehnologie - un set de procese care vă permit să creați materiale, dispozitive și sisteme tehnice, a căror funcționare este determinată de nanostructură, adică fragmentele sale ordonate variind ca dimensiune de la 1 la 100 nm (10 -9 m; atomi, molecule). Cuvântul grecesc „nanos” înseamnă aproximativ „pitic”. Când dimensiunea particulelor este redusă la 100-10 nm sau mai puțin, proprietățile materialelor (mecanice, catalitice etc.) se modifică semnificativ.

În legătură cu această definiție, apare o întrebare firească: cum se poate manipula materia la nivelul atomilor și moleculelor? Să încercăm să înțelegem acest lucru, precum și să dezvăluim esența nanoștiinței, să luăm în considerare istoria dezvoltării sale, să evidențiem obiectele studiului său, metodele de cercetare și, cel mai interesant, să înțelegem cum o persoană realizează potențialul uriaș al nanoștiinței în viața de zi cu zi. .

2. Istoria dezvoltării nanotehnologiei. (Studiul 2)

Domeniul științei și tehnologiei numit nanotehnologie, terminologia corespunzătoare, a apărut relativ recent (Anexa 1)

3. Nanotehnologii în medicină. (Soc. 3)

În medicină, problema utilizării nanotehnologiilor constă în necesitatea modificării structurii celulei la nivel molecular, adică. să efectueze „chirurgie moleculară” cu ajutorul nanoboților. Nanoboții sunt medici roboti care găsesc ei înșiși celula afectată și pot repara deteriorarea acesteia.

Una dintre direcțiile principale în nanomedicină este nanovaccinele și administrarea țintită a medicamentelor, a căror esență este că o capsulă specială livrează molecule de medicament direct în țesutul afectat. Această tehnică crește de zece ori eficacitatea medicamentului. În plus, multe medicamente sunt foarte scumpe, iar mecanismul de nanolivrare face posibilă reducerea volumelor necesare unei substanțe de sute de ori, făcând medicamentul final mai ieftin. Dar principalul avantaj al medicamentelor din nanocapsule este absența efectelor secundare negative, deoarece medicamentul nu interacționează „pe parcurs” cu alte țesuturi și substanțe ale corpului. (Anexa 2)

4. Nanotehnologii în biologie. (Soc. 4)

Biologia modernă a ajuns aproape de a rezolva o sarcină atât de grandioasă precum descifrarea secvenței lanțurilor ADN. (Anexa 3) . Nanotehnologii biologice-biocipuri. Un cip este o placă mică pe suprafața căreia există receptori pentru diferite substanțe - proteine, toxine, aminoacizi. Ele pot detecta instantaneu agenți cauzali ai tuberculozei, HIV, în special infecții periculoase, multe otrăvuri, anticorpi împotriva cancerului etc. Nanobiotehnologia combină realizările nanotehnologiei și biologiei moleculare. Biologii moleculari îi ajută pe nanotehnologii să învețe să înțeleagă și să utilizeze nanostructurile și nanomecanismele create ca urmare a unui proces evolutiv de 4 miliarde de ani - structuri celulare și molecule biologice. Utilizarea proprietăților speciale ale moleculelor biologice și ale proceselor celulare îi ajută pe biotehnologii să atingă obiective pe care alte metode nu le pot atinge.

Nanotehnologii profită, de asemenea, de capacitatea biomoleculelor de a se auto-asambla în nanostructuri. Deci, de exemplu, lipidele sunt capabile să se combine spontan și să formeze cristale lichide.

5. Nanotehnologia în cosmetică. (Studiul 5)

Cu ajutorul nanotehnologiei, poți să arăți cu adevărat cu 15-20 de ani mai tânăr. Esența lor constă în faptul că compoziția produselor cosmetice include nanosfere, care au capacitatea de a pătrunde în stratul subcutanat profund. Componentele active sunt incluse în aceste microsfere deosebite. Cu ajutorul nanotehnologiei se netezesc ridurile, cosurile, punctele negre, cicatricile etc.

Pentru a îmbunătăți calitativ starea pielii, pentru a elimina ridurile profunde, pentru a obține o hidratare eficientă a pielii, pentru a reda frumusețea și prospețimea pielii mature, este necesară îmbunătățirea livrării de nutrienți în straturile profunde ale pielii. Pentru a pătrunde adânc în piele, substanțele active „folosesc căi de ocolire” - spații intercelulare și canalele excretoare ale glandelor pielii. Trecerea prin spațiile intercelulare nu este atât de ușoară. Acest lucru a devenit posibil doar datorită bio- și nanotehnologiilor înalte.

Una dintre soluțiile la această problemă a fost crearea unor recipiente artificiale care sunt capabile să pătrundă în piele la un nivel mai profund datorită dimensiunilor reduse. Acest lucru se realizează datorită lipozomilor - molecule de transport care pot transporta medicamentele în straturile mai profunde ale pielii.

În plus, odată cu dezvoltarea biotehnologiei, a devenit posibilă utilizarea particulelor de transport și mai mici - nanozomi, care ar putea fi „umplute” cu diferite substanțe biologice. Acesta a fost începutul nanocosmeticii. Cu toate acestea, nanozomii sunt un vehicul pentru livrarea unei singure substanțe biologic active. (Anexa 4)

6. Utilizarea nanotehnologiei în industria alimentară. (Tesa 6)

Începe acum cercetările cu privire la utilizarea nanotehnologiei în industria alimentară și chiar a fost introdus un termen pentru astfel de produse: „nanofood”. Acest termen nu înseamnă că porțiunile vor fi acum nanodimensionate. Înseamnă că tehnologia va folosi incluziuni de nanoparticule care pot ajuta la rezolvarea multor probleme reale ale unui fermier modern, precum și ca apariția unor bunuri absolut fantastice. . Nanotehnologia poate oferi, de asemenea, procesatorilor de alimente oportunități unice de a controla calitatea și siguranța produselor în timpul producției. Vorbim despre diagnosticare folosind diverși nanosenzori care pot detecta rapid și fiabil prezența contaminanților sau agenților nefavorabili în produse. Un alt domeniu nearat al nanotehnologiei este dezvoltarea metodelor de transport și depozitare a produselor, deoarece ambalarea este un factor nu mai puțin important în produsele alimentare moderne decât conținutul acestuia.

Printre perspectivele mai îndepărtate de utilizare a nanotehnologiei se anunță proiecte pentru fabricarea de băuturi și alimente interactive unificate: prin cumpărarea unor astfel de produse, consumatorul, cu ajutorul unor manipulări simple, va putea schimba culoarea, mirosul și chiar gustul produsului.

7. NT în industria auto. (Uch.7). (Anexa 5)

8. Nanotehnologii în agricultură. (Tesa 8)

Nanotehnologia are potențialul de a revoluționa agricultura. Roboții moleculari vor putea produce alimente, înlocuind plantele și animalele agricole. De exemplu, teoretic este posibil să se producă lapte direct din iarbă, ocolind legătura intermediară - o vacă. O astfel de „agricultura” nu va depinde de condițiile meteorologice și nu va necesita muncă fizică grea. Și productivitatea sa va fi suficientă pentru a rezolva problema alimentației odată pentru totdeauna. Cu toate acestea, până acum tranziția de la producția de laborator la producția de masă este plină de probleme semnificative, iar prelucrarea fiabilă a materialelor la scară nanometrică în modul necesar este încă foarte dificil de implementat din punct de vedere economic. (Anexa 6)

9. Nanotehnologii în ecologie. (Studiul 9).

Nanotehnologiile pot stabiliza, de asemenea, situația ecologică. În primul rând, datorită saturației cu roboți ordonați moleculari care transformă deșeurile umane în materii prime și, în al doilea rând, datorită transferului industriei și agriculturii către metode nanotehnologice fără deșeuri. De exemplu, în viitor, nanomaterialele vor reduce semnificativ costurile convertizoarelor catalitice pentru automobile care curăță evacuarea de impuritățile dăunătoare, deoarece pot fi utilizate pentru a reduce consumul de platină și alte metale valoroase utilizate în aceste dispozitive de 15-20 de ori.

În ecologie, domeniile promițătoare sunt utilizarea filtrelor și membranelor pe bază de nanomateriale pentru purificarea apei și a aerului, desalinizarea apei de mare, precum și utilizarea diverșilor senzori pentru determinarea biochimică rapidă a efectelor chimice și biologice, sinteza de noi materiale ecologice, polimeri biocompatibili și biodegradabili și crearea de noi metode de eliminare și reciclare a deșeurilor. În plus, perspectiva utilizării formelor nanopreparative pe bază de bacteriorhodopsină este de mare importanță. Studiile efectuate cu probe de sol natural afectate de radiații și daune chimice (inclusiv solurile de la Cernobîl) au arătat posibilitatea restabilirii acestora cu ajutorul preparatelor dezvoltate la starea naturală de microfloră și rodnicie în 2,5-3 luni în caz de deteriorare prin radiații și în 5 luni. -6 luni cu chimicale. (Anexa 7)

10. Nanotehnologii în energie. (Tesa 10)

Scopul strategic este de a dezvolta baterii de mare capacitate care să permită vehiculelor electrice să circule pe distanțe lungi, precum și să poată garanta moduri mai economice de funcționare a surselor de energie regenerabilă precum panourile solare și turbinele eoliene prin acumularea de energie în exces. (Anexa 8)

11. NT în construcție. (Tesa 11)

În cibernetică, va exista o tranziție la microcircuite volumetrice, iar dimensiunea elementelor active va scădea până la dimensiunea moleculelor. Frecvențele de funcționare ale calculatoarelor vor atinge valori de teraherți. Soluțiile schematice bazate pe elemente asemănătoare neuronilor vor deveni larg răspândite. Va apărea o memorie de mare viteză pe termen lung, bazată pe molecule de proteine, a cărei capacitate va fi măsurată în terabytes. Va fi posibil să „reinstalezi” inteligența umană într-un computer.

Datorită introducerii nanoelementelor logice în toate atributele mediului, acesta va deveni „rezonabil” și extrem de confortabil pentru oameni. Toate acestea, conform diverselor estimări, vor dura aproximativ 100 de ani. (Anexa 10).

13. Nanotehnologii în criminalistică. (Pitch 13).

Nanotehnologia își găsește aplicația în studiul amprentelor digitale. Pentru a contrasta amprentele uleioase, a fost folosită o suspensie de nanoparticule de aur cu proprietăți hidrofobe; capabil să adere pe suprafețele acoperite cu grăsime. Realizările nanotehnologiei moderne vor face acum posibilă obținerea rapidă și precisă a amprentelor de la scenele crimei.O modalitate modernă de a obține probe criminalistice din amprente neclare este tratarea suprafeței studiate cu o suspensie apoasă de aur stabilizată de anioni citrat. Într-un mediu acid, particulele de aur sunt atașate de fragmente încărcate pozitiv ale moleculei la locul amprentei. Imaginea rezultată este tratată cu o soluție de sare de argint, prin care argintul este restaurat, lăsând urme de metal închis pe canelurile caracteristice ale amprentei. Cu toate acestea, soluția de aur este instabilă, ceea ce face dificilă reproducerea testului de la test la test. Nanotehnologia vă va permite să obțineți rapid și precis chiar și amprente neclare. Acum, Daniel Mandler și Joseph Almog de la Universitatea din Ierusalim propun o nouă abordare. Au înlocuit soluția de aur coloidal folosită în mod tradițional cu un echivalent mai stabil. Nanoparticulele de aur propuse ca soluție de oamenii de știință israelieni sunt stabilizate cu radicali de hidrocarburi cu lanț lung și suspendate în eter de petrol. Aceste particule interacționează cu fragmentele de grăsime de amprentă prin interacțiuni hidrofobe și pot fi, de asemenea, tratate cu argint, producând printuri de înaltă calitate în doar trei minute de procesare.

14. Nanotehnologii în spațiu. Informații și tehnologii militare. (Tesa 14)

O revoluție face furori în spațiu. Au început să fie creați sateliți cu nanodispozitive de până la 20 de kilograme. A fost creat un sistem de microsateliți. Este mai puțin vulnerabilă la încercările de a o distruge. Una este să doborâți un colos pe orbită care cântărește câteva sute de kilograme, sau chiar tone, scoțând imediat din funcțiune toate comunicațiile sau informațiile spațiale, și alta este când există un roi întreg de microsateliți pe orbită. Eșecul unuia dintre ele în acest caz nu va perturba funcționarea sistemului în ansamblu. În consecință, cerințele pentru fiabilitatea funcționării fiecărui satelit pot fi reduse. Tinerii oameni de știință consideră că crearea de noi tehnologii în domeniul opticii, sistemelor de comunicații, metodelor de transmitere, recepție și procesare a unor cantități mari de informații ar trebui să fie printre problemele cheie ale microminiaturizării sateliților. Vorbim despre nanotehnologii și nanomateriale, care fac posibilă reducerea masei și dimensiunilor dispozitivelor lansate în spațiu cu două ordine de mărime. De exemplu, rezistența nanonichelului este de 6 ori mai mare decât face posibilă reducerea masei duzei cu 20-30% atunci când este utilizată în motoarele de rachetă. Reducerea masei tehnologiei spațiale rezolvă multe probleme: prelungește șederea navei spațiale în spațiu, îi permite să zboare mai departe și să transporte mai multe echipamente utile pentru cercetare. În același timp, se rezolvă problema aprovizionării cu energie. Dispozitivele miniaturale vor fi folosite în curând pentru a studia multe fenomene, de exemplu, impactul razelor solare asupra proceselor de pe Pământ și din spațiul apropiat Pământului. (Anexa 11)

Concluzie

Nanotehnologia este un simbol al viitorului, cea mai importantă industrie, fără de care dezvoltarea ulterioară a civilizației este de neconceput.

Posibilitățile de utilizare a nanotehnologiei sunt aproape inepuizabile - de la computere microscopice care ucid celulele canceroase până la motoarele de mașini care nu poluează mediul.

Nanotehnologia de astăzi este la început, plină de un mare potențial.

Perspectivele mari aduc mari pericole. În acest sens, o persoană ar trebui să trateze posibilitățile fără precedent ale nanotehnologiilor cu cea mai mare precauție, îndreptându-și cercetarea în scopuri pașnice. În caz contrar, el își poate pune în pericol propria existență. Este și mai rău dacă aceste tehnologii cad în mâini murdare. Istoria arată cum cele mai bune realizări științifice pot fi folosite pentru a se distruge reciproc. Cei care împărtășesc aceste preocupări au devenit cunoscuți ca „nano-apocaliptici”. Nanoapocalipticii vorbesc cu insistență despre inevitabilitatea războaielor, care pot fi purtate chiar de nanoroboții dezasamblatori, distrugând totul în calea lor și înmulțindu-se în această distrugere. Este posibil ca acești nanoroboți să aibă propriile lor interese, care nu vor avea nimic de-a face cu interesele omului. Prin urmare, sarcinile de a crea echipamente de protecție pentru distrugerea nanoroboților scăpați de sub control în modul de combatere a virușilor și bacteriilor, care sunt în esență analogi vii ai nanoroboților, sunt deja luate în considerare și stabilite serios.

Într-un cuvânt, ne așteaptă nanolume, despre care știm încă foarte puține. Nu știm aproape nimic. Dar să sperăm că atât oamenii de știință, cât și guvernele din întreaga lume vor găsi suficientă putere și mijloace pentru a direcționa realizările nanotehnologiilor către fapte bune, fără a depăși limitele prudenței.

Referințe

Nanotehnologia în următorul deceniu / Ed. M.K. Roco, R.S. Williams, P. Alivisatos. M., 2002.
Golovin Yu.I. Introducere în nanotehnologie. M., 2003.
Dyachkov P.N. Nanotuburi de carbon. Materiale pentru calculatoare ale secolului XXI //Natura. 2000. Nr 11. S.23-30.
Resurse de internet.

http://respondent.ru

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