Нанотехнологии в жизни человека. Проект нанотехнологии в нашей жизни Нанопродукты вокруг нас

Благодаря инновационным технологиям у человечества появилась возможность изучить окружающий мир на более «мелком» уровне. Нанотехнологии применяются в разных сферах деятельности. Микроскопические частицы, или как их сейчас принято называть наночастицы , могут быть синтезированы из разнообразных материалов. Размеры указанных частиц не превышают 100 нм.

Уникальные возможности наномира человечество использует с древних времен. К примеру, исторический шедевр Кубок Ликурга создан древнеримскими мастерами. Уникальная структура стеклянного кубка удивляет даже современных мастеров. Если кубок освещать снаружи он будет зеленым, а если изнутри - оранжево-красным. В чем причина? Все дело в том, что в структуру стекла вкраплены наночастицы благородных металлов (серебро и золото).

Наночастицы и медицина

Первая наночастица описана А. Эйнштейном еще в 1905 году. Он доказал, что молекула сахарозы имеет размер около 1 нм. Наночастицы легко преодолевают клеточные мембраны, поэтому они способны проникнуть в любую точку нашего организма. Это уникальное свойство используется в практической медицине для диагностики разнообразных заболеваний.

К примеру, наночастицы используются для диагностики раковых заболеваний, микрочастицы закрепляются на раковых клетках, по их повышенной концентрации можно определить локализацию канцерогенных клеток в организме. Нанотехнологии позволяют доставлять лекарственные средства в точно установленное место. С помощью наночастиц можно ускорить процесс заживления ран, ингибировать рост опухолей.

Как видим, наша жизнь тесно связана с этими микроскопическими частицами. Доказано, что наночастицы могут выступать в роли катализаторов и адсорбентов. Уже сегодня нанотехнологии используются для создания ультратонких и сверхпрочных защитных покрытий. Все же большинство научных исследователей придерживаются мнения, что воздействие наночастиц на организм человека еще мало изучено, поэтому праздновать какой-либо успех и бить литавры еще рано.

Наночастицы и их исследование

Основой для изучения всех возможностей выше представленного материала является качественное лабораторное оборудование Ноriba (анализаторы размеров частиц). В настоящее время все наночастицы можно классифицировать по нескольким показателям:

По базовому веществу;

По происхождению (натуральное, искусственное);

По типу многомерности.

Современное лабораторное оборудование фирмы Ноriba позволяет определить все свойства наночастиц. Наша компания представляет вашему вниманию следующие модели лазерных анализаторов известной фирмы Ноriba - SZ-100V2 , LA-960V2 и LА-300 . Итак, лазерный анализатор SZ-100 используют для исследования микрочастиц размером от 0,3 нм до 8 мкм, ζ-потенциала и молекулярного веса. Принцип измерения основан на фото-корреляционной спектроскопии. Лазерный анализатор LA-950 - уникальный аппарат, который может работать на высокой скорости. С помощь указанного оборудования можно проводить исследования с применением циркулярной системы в жидкой среде. Лазерный анализатор LА-300 оснащен автоматическим насосом, может работать с лазерной дифракцией.

ООО «РВС» является постоянным партнером торгового бренда Ноriba. Специалисты компании регулярно проходят повышение квалификации. При необходимости грамотно проконсультируют вас, помогут определиться с моделью лазерного анализатора. Мы реализуем только качественную продукцию.

НАНОТЕХНОЛОГИИ В НАШЕЙ ЖИЗНИ

Мусеридзе К., Аджави Э., Мусина К., Симонян Р. Я.

ГБОУ СОШ № 1005 «Алые паруса», Москва, Россия

Актуальность этой темы вызвана «внедрением» нанотехнологий в нашу жизнь, ведь в наши дни ни одна наука не обходится без нанотехнологий. В настоящее время наука нанотехнология динамично развивается, набирая обороты. Методы изучения и управления материей на молекулярном уровне для производств материалов совершенствуются, у устройств и систем появляются новые технические, функциональные и потребительские свойства. Нанотехнологии вошли в повседневный быт. Электроника, медицина, косметология, строительство, – отнюдь не полный перечень применения данных технологий на уровне обывателя. И нет такого человека, который не слышал бы о них хоть краем уха, но все ли люди знают, что это такое?

Нанотехноло́гия - область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами .

Цель нашего исследования – выявить самые передовые направления в применении нанотехнологий, показать значение нанотехнологий в жизни человека и рассказать о них простым и понятным для всех языком, популяризировать достижения российских ученых в этой области.

Сначала мы расскажем о применении нанотехнологий в медицине. Наномедицина является одним из активно развивающихся научных направлений науки и подразумевает слежение, исправление, генетическую коррекцию и контроль биологических систем организма человека на молекулярном уровне, используя наноустройства, наноструктуры и информационные технологии .

Наноэлектроника – это область науки и техники, которая включает в себя совокупность средств, способов и методов человеческой деятельности, направленной на теоретическое и практическое исследование, моделирование и т.д. .

В текстиле нанотехнологии помогают одежде приобретать водонепроницаемость, грязеотталкивание, теплопроводность и т.д. Например, наноматериалы могут иметь в своем составе наночастицы и нановолокна с другими добавками, что помогает обеспечить всеми этими свойствами вашу футболку.

«Функциональная» еда – это натуральные мясные протеины и пептиды, которые, по сути, являются самым характерным примером высокотехнологичной еды нового поколения .

Нанотехнология. – URL :

Семячкина, Ю. А., Клочков А. Я. Нанотехнологии современности: пищевая промышленность [Текст] // Технические науки: традиции и инновации: материалы Междунар. науч. конф. (г. Челябинск, январь 2012 г.). - Челябинск: Два комсомольца, 2012. - С. 166-167.

Функциональные продукты – это многофункциональная еда // Food News Time [Электронный ресурс] Режим доступа:

ВИЗИТКА ПРОЕКТА

Возрастная группа: 8-10 классы.

Актуальность: нанотехнологии тесно связались с современной жизнью человека.

Цель: расширение представлений о нанотехнологиях и областях их применения.

Местоположение проекта: биология, физика, химия, медицина, военное дело.

Вид проекта: групповой.

Продолжительность работы над проектом: от 2 недель.

Проблемная ситуация

Область науки и техники, именуемая нанотехнологией, появилась сравнительно недавно. Перспективы этой науки грандиозны. Сама частица «нано» означает одну миллиардную долю какой-либо величины. Например, нанометр — одна миллиардная доля метра. Эти размеры схожи с размерами молекул и атомов. Точное определение нанотехнологий звучит так: нанотехнологии – это технологии, манипулирующие веществом на уровне атомов и молекул (поэтому нанотехнологии называют также молекулярной технологией). Толчком к развитию нанотехнологий послужила научная идея о том, что с точки зрения физики нет никаких препятствий к тому, чтобы создавать вещи прямо из атомов.
Уже сегодня мы можем пользоваться преимуществами и новыми возможностями нанотехнологий в:

• медицине;
• фармакологии;
• экологии;
• информатике, системах информационной безопасности;
• системах связи;
• автомобильной, тракторной и авиационной технике;
• безопасности дорожного движения;
• новых системах навигации.

Далее учитель или учителя различных предметных областей предлагают учащимся разделиться на группы в соответствии с их познавательными интересами и исследовать нанотехнологии в выбранной ими области знаний.

Проектное задание: изучить историю возникновения нанотехнологий, идею нанотехнологий, применение нанотехнологий в различных областях знаний, пофантазировать и предложить еще варианты применения нанотехнологий.

Возможный продукт проекта:

• реферат;
• доклад;
• статья;
• презентация.

Источники информации для учащихся:

1. Кобаяси Н. Введение в нанотехнологию. М.: Бином, 2005.
2. Чаплыгин А. Нанотехнологии в электронике. М.: Техносфера, 2005.

Необходимые ресурсы для выполнения проектного задания: образцы чешуи щуки, сканер, микроскопы.

Организация проектной деятельности (в приложении).

Оценка результативности. Происходит путем коллективного обсуждения и самооценок. Учитель напоминает критерии, по которым ребята оценивают свою работу и работу других: аргументированность, убедительность, активность, наличие собственного мнения.

Скачать все материалы проекта

Цель мероприятия: изучить внедрение нанотехнологий в жизнь человека и показать их значимость в современном мире.

1. Развивать у учащихся навыки самообразования, творческие способности.

2. Воспитывать у учащихся уважение к людям науки и их достижениям.

3. Способствовать у учащихся расширению знаний о великих ученых.

План мероприятия.

1. Вступительное слово ведущего.(Уч.1): “Что такое нанотехнология”.

2. История развития нанотехнологии. (Уч.2).

Области применения нанотехнологий.

3. Нанотехнологии в медицине. (Уч.3).

4. Нанотехнологии в биологии. (Уч.4).

5. Нанотехнологии в косметике. (Уч.5).

Нанотехнологии в промышленности.

6. НТ в пищевой промышленности. (Уч.6).

7. НТ в автомобильной промышленности. (Уч.7).

8. НТ в сельском хозяйстве. (Уч.8).

9. НТ в экологии. (Уч.9).

10. НТ в энергетике. (Уч.10).

11. НТ в строительстве. (Уч.11).

12. НТ в кибернетике и в электронике. (Уч.12).

13. НТ в криминалистике. (Уч.13).

14. НТ в космосе, информационные и военные технологии. (Уч.14).

Заключительное слово ведущего.

Вступительное слово ведущего

1. Что такое нанотехнологии? (Уч. 1)

Нанотехнологии - это способы создания новых материалов, это возможность управлять ими и производить уникальную продукцию, которая будет обладать абсолютно новыми свойствами.

Нанотехнология - совокупность процессов, позволяющих создавать материалы, устройства и технические системы, функционирование которых определяется наноструктурой, т.е. её упорядоченными фрагментами размером от 1 до 100 нм (10 -9 м; атомы, молекулы). Греческое слово "нанос" примерно означает "гном". При уменьшении размера частиц до 100-10 нм и менее, свойства материалов (механические, каталитические и т.д.) существенно изменяются.

В связи с данным определением возникает естественный вопрос: каким же образом можно манипулировать веществом на уровне атомов и молекул? Попробуем разобраться в этом, а так же раскрыть суть нанонауки, рассмотреть историю ее развития, выделить объекты ее изучения, методы исследования, и, что самое интересное, понять, как человек реализует огромный потенциал нанонауки в повседневной жизни.

2. История развития нанотехнологии. (Уч. 2)

Область науки и техники, именуемая нанотехнологией, соответствующая терминология, появились сравнительно недавно (Приложение 1)

3. Нанотехнологии в медицине. (Уч. 3)

В медицине проблема применения нанотехнологий заключается в необходимости изменять структуру клетки на молекулярном уровне, т.е. осуществлять "молекулярную хирургию" с помощью наноботов. Наноботы - роботы-врачи, которые сами находят пораженную клетку и могут устранять её повреждения.

Одно из главных направлений в наномедицине нановакцины и адресная доставка лекарств, суть которой заключается в том, что специальная капсула доставляет молекулы лекарства прямо в пораженную ткань. Эта методика увеличивает эффективность препарата в десятки раз. Кроме того, многии лекарственные препараты очень дороги, а механизм нанодоставки позволяет снизить необходимые объемы вещества в сотни раз делая итоговое лекарство дешевле. Но главное преимущество лекарств в нанокапсулах- отсутствие негативных побочхых эффектов, поскольку препарат не взаимодействует “по пути” с другими тканями и веществами организма (Приложение 2)

4. Нанотехнологии в биологии. (Уч. 4)

Современная биология вплотную приблизилась к решению такой грандиозной задачи как расшифровка последовательности цепочек ДНК (Приложение 3) . Биологичекие нанотехнологии-биочипы. Чип – это маленькая пластинка, на поверхности которой размещены рецепторы к различным веществам – белкам, токсинам, аминокислотам. Они могут мгновенно выявлять возбудителей туберкулеза, ВИЧ, особо опасных инфекций, многие яды, антитела к раку и т.п. Нанобиотехнология объединяет в себе достижения нанотехнологии и молекулярной биологии. Молекулярные биологи помогают нанотехнологам научиться понять и использовать наноструктуры и наномеханизмы, созданные в результате процесса эволюции, длившегося 4 миллиарда лет, – клеточные структуры и биологические молекулы. Использование особых свойств биологических молекул и клеточных процессов помогает биотехнологам в достижении целей, перед которыми бессильны другие методы.

Нанотехнологи также пользуются способностью биомолекул к самосборке в наноструктуры. Так, например, липиды способны спонтанно объединяться и формировать жидкие кристаллы.

5. Нанотехнологии в косметике. (Уч. 5)

При помощи нанотехнологии можно реально выглядеть на 15-20 лет моложе. Их суть заключается в том, что в состав косметических средств включены наносферы, которые обладают способностью проникать в глубокий подкожный слой. В этих своеобразных микросферах заключены активные компоненты. При помощи нанотехнологии разглаживаются морщины, прыщи, угри, рубцы и пр.

Для того чтобы качественно улучшить состояние кожи, убрать глубокие морщины, добиться эффективного увлажнения кожи, вернуть зрелой коже красоту и свежесть необходимо улучшить доставку питательных компонентов в глубокие слои кожи. Чтобы проникнуть вглубь кожи, активные вещества “используют обходные пути” - межклеточные промежутки и выводные протоки кожных желез. Пройти через межклеточные промежутки не так-то просто. Это стало возможным лишь благодаря высоким био- и нанотехнологиям.

Одним из решений этой проблемы стало создание искусственных контейнеров, которые способны проникнуть в кожу на более глубокий уровень за счет своих маленьких размеров. Осуществляется это благодаря липосомам - транспортным молекулам, которые могут переносить лекарственные вещества в более глубокие слои кожи.

Далее, по мере развития биотехнологий появилась возможность использовать еще более мелкие транспортные частицы - наносомы, которые можно было “начинять” различными биологическими веществами. Это стало началом нанокосметики. Однако наносомы являются транспортным средством для доставки исключительно одного какого-либо биологически активного вещества. (Приложение 4)

6. Использование нанотехнологий в пищевой промышленности. (Уч. 6)

Сейчас начинаются исследования по использованию нанотехнологии в пищевой промышленности, и даже введён термин для продуктов такого производства: “наноеда”. Этот термин не означает, что порции теперь будут наноразмера. Он означает, что в технологии будут использованы вкрапления наночастиц, способных помочь решить многие реальные проблемы современного фермера, а так же послужить появлению совсем уж фантастических товаров. Нанотехнологии также могут предоставить пищевикам уникальные возможности по контролю качества и безопасности продуктов в процессе производства. Речь идёт о диагностике с применением различных наносенсоров, способных быстро и надёжно выявлять в продуктах наличие загрязнений или неблагоприятных агентов. Еще одно невспаханное поле нанотехнологии – это разработка методов транспортировки и хранения продуктов, ведь упаковка не менее важный фактор современной пищевой продукции, чем её содержание.

Среди более далёких перспектив применения нанотехнологий заявляются проекты изготовления унифицированных интерактивных напитков и еды: покупая такую продукцию потребитель при помощи несложных манипуляций сможет изменять цвет, запах и даже вкус продукта.

7. НТ в автомобильной промышленности. (Уч.7). (Приложение 5)

8. Нанотехнологии в с/х. (Уч. 8)

Нанотехнологии способны произвести революцию в сельском хозяйстве. Молекулярные роботы способны будут производить пищу, заменив сельскохозяйственные растения и животных. К примеру, теоретически возможно производить молоко прямо из травы, минуя промежуточное звено - корову. Подобное “сельское хозяйство” не будет зависеть от погодных условий и не будет нуждаться в тяжелом физическом труде. А производительности его хватит, чтобы решить продовольственную проблему раз и навсегда. Однако пока что переход от производства в лаборатории к массовому производству чреват значительными проблемами, а надежную обработку материалов в наномасштабе требуемым образом все еще очень трудно реализовать с экономической точки зрения. (Приложение 6)

9. Нанотехнологии в экологии. (Уч. 9).

Нанотехнологии способны также стабилизировать экологическую обстановку. Во-первых, за счет насыщения молекулярными роботами-санитарами, превращающими отходы деятельности человека в исходное сырье, а во-вторых, за счет перевода промышленности и сельского хозяйства на безотходные нанотехнологические методы. Например, в перспективе наноматериалы позволят многократно снизить стоимость автомобильных каталитических конверторов, очищающих выхлопы от вредных примесей, поскольку с их помощью можно в 15-20 раз снизить расход платины и других ценных металлов, которые применяются в этих приборах.

В экологии - перспективными направлениями являются использование фильтров и мембран на основе наноматериалов для очистки воды и воздуха, опреснения морской воды, а также использование различных сенсоров для быстрого биохимического определения химического и биологического воздействий, синтез новых экологически чистых материалов, биосовместимых и биодеградируемых полимеров, создание новых методов утилизации и переработки отходов. Кроме того, существенное значение имеет перспектива применения нанопрепаративных форм на основе бактериородопсина. Исследования, проведенные с натуральными образцами почв, пораженных радиационно и химически (в том числе и чернобыльскими), показали возможность восстановления их с помощью разработанных препаратов до естественного состояния микрофлоры и плодоносности за 2,5-3 месяца при радиационных поражениях и за 5-6 месяцев при химических. (Приложение 7)

10. Нанотехнологии в энергетике. (Уч. 10)

Стратегической задачей является разработка батарей высокой емкости, которые позволят обеспечить электромобилей на длительные дистанции, а также смогут гарантировать более экономичные режимы работы возобновляемых источников энергии, таких как солнечные батареи и ветроэнергетические установки путем аккумулирования избытков энергии. (Приложение 8)

11. НТ в строительстве. (Уч. 11)

В кибернетике произойдёт переход к объёмным микросхемам, а размеры активных элементов уменьшаться до размеров молекул. Рабочие частоты компьютеров достигнут терагерцовых величин. Получат распространение схемные решения на нейроноподобных элементах. Появится долговременная быстродействующая память на белковых молекулах, ёмкость которой будет измеряться терабайтами. Станет возможным “переселение” человеческого интеллекта в компьютер.

За счёт внедрения логических наноэлементов во все атрибуты окружающей среды она станет “разумной” и исключительно комфортной для человека. На всё это, по разным оценкам, понадобится около 100 лет. (Приложение 10) .

13. Нанотехнологии в криминалистике. (Уч. 13).

Нанотехнологии находят своё применение при исследовании отпечатков пальцев. Для контрастирования жирных следов пальцев использовали взвесь золотых наночастиц, обладающих гидрофобными свойствами, т.е. способных прилипать к поверхностям, покрытым жиром. Достижения современной нанотехнологии теперь позволят быстро и качественно получить картины отпечатков пальцев с мест преступлений.Современный способ получения криминалистических образцов с нечетких отпечатков пальцев заключается в обработке исследуемой поверхности водной суспензией золота, стабилизированной цитрат-анионами. В кислой среде частички золота прикрепляются к положительно заряженным фрагментам молекулы на месте отпечатка пальца. Полученный образ обрабатывается раствором соли серебра, в результате чего серебро восстанавливается, оставляя следы из темного металла на характеристических канавках отпечатка пальца. Однако раствор золота нестабилен, что создает трудности в воспроизводстве анализа от теста к тесту. Нанотехнология позволит быстро и качественно получить даже нечеткие отпечатки пальцев. Теперь Даниэль Мандлер и Иосиф Алмог из Университета Иерусалима предлагают новый подход. Они заменили традиционно использующийся коллоидный раствор золота на более стабильный эквивалент. Наночастицы золота, предлагаемые в качестве решения израильскими учеными, стабилизированы длинноцепочечными углеводородными радикалами и суспендированы в петролейном эфире. Эти частицы взаимодействуют с жировыми фрагментами отпечатков пальцев за счет гидрофобных взаимодействий и также могут обрабатываться серебром, давая высококачественные отпечатки всего за три минуты обработки.

14. Нанотехнологии в космосе. Информационные и военные технологии. (Уч. 14)

В космосе бушует революция. Стали создаваться спутники наноприборы до 20 килограмм. Создана система микроспутников. Она менее уязвима при попытках ее уничтожения. Одно дело сбить на орбите махину массой в несколько сот килограммов, а то и тонн, сразу выведя из строя всю космическую связь или разведку, и другое – когда на орбите находится целый рой микроспутников. Вывод из строя одного из них в этом случае не нарушит работу системы в целом. Соответственно могут быть снижены требования к надежности работы каждого спутника. Молодые ученые считают, что к ключевым проблемам микроминиатюаризации спутников среди прочного следует отнести создание новых технологий в области оптики, систем связи, способов передачи, приема и обработки больших массивов информации. Речь идет о нанотехнологиях и наноматериалах, позволяющих на два порядка снизить массу и габариты приборов, выводимых в космос. Например, прочность наноникеля в 6 раз выше, чем дает возможность при использовании его в ракетных двигателях уменьшить массу сопла на 20-30 %. Уменьшение массы космической техники решает множество задач: продлевает срок нахождения аппарата в космосе, позволяет ему улететь дальше и унести на себе больше всякой полезной аппаратуры для проведения исследований. Одновременно решается задача энергообеспечения. Миниатюрные аппараты скоро будут применяться для изучения многих явлений, например, воздействия солнечных лучей на процессы на Земле и в околоземном пространстве. (Приложение 11)

Заключение

Нанотехнологии - символ будущего, важнейшая отрасль, без которой немыслимо дальнейшее развитие цивилизации.

Возможности использования нанотехнологий практически неисчерпаемы - начиная от микроскопических компьютеров, убивающих раковые клетки, и заканчивая автомобильными двигателями, не загрязняющими окружающую среду.

Нанотехнологии на сегодняшний день находятся в младенческом возрасте, тая в себе огромный потенциал.

Большие перспективы несут в себе и большие опасности. В этом отношении человек должен с максимальной осторожностью отнестись к небывалым возможностям нанотехнологий, направляя свои исследования на мирные цели. В противном случае он может подставить под удар свое собственное существование. Еще страшнее, если эти технологии попадут в грязные руки. История показывает, как могут использоваться самые лучшие научные достижения для уничтожения друг друга. Тех, кто разделяет эти тревоги, стали именовать "наноапокалиптиками". Наноапокалиптики упорно говорят о неминуемости войн, которые могут вести сами нанороботы-дизассемблеры, разрушая все на своем пути и размножаясь при этом разрушении. Вполне возможно, что у этих нанороботов могут появиться свои собственные интересы, которые не будут иметь ничего общего с интересами человека. Потому уже всерьез рассматриваются и ставятся задачи по созданию защитных средств для уничтожения вышедших из повиновения нанороботов на манер борьбы с вирусами и бактериями, представляющими по существу живые аналоги нанороботов.

Одним словом, нас ожидает наномир, о котором мы знаем пока еще очень мало. Почти ничего не знаем. Но будем надеяться, что и ученые и правительства всего мира найдут достаточно сил и средств, чтобы направить достижения нанотехологий на добрые дела без выхода за рамки благоразумия.

Использованная литература

1. Нанотехнология в ближайшем десятилетии / Под ред. М.К. Роко, Р.С. Уильямса, П.Аливисатоса. М., 2002.
2. Головин Ю.И. Введение в нанотехнологию. М., 2003.
3. Дьячков П.Н. Углеродные нанотрубки. Материалы для компьютеров ХХ1 века //Природа. 2000. № 11. С.23-30.
4. Интернет ресурсы.

http://korrespondent.ru

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

С каждым днем мы приближаемся к неизбежной революции, которую несут в себе нанотехнологии. Мы создаем новые приборы, получаем уникальные материалы, о которых раньше не задумывались. Применение нанотехнологий в быту позволило изменить форму привычных для нас предметов. В результате этого мы получили совсем иные, но полезные свойства вещества. Окружающая нас реальность становится менее опасной и наиболее благоприятной для комфортной жизни. Наглядный пример: уменьшение привычных габаритов используемых электрических приборов до размеров наночастиц, незаметных человеческому глазу. Компьютеры становятся меньше в размерах, но намного производительнее. Нанотехнологии в быту и в промышленности позволили значительно изменить все вокруг нас.

Возможно ли создать такую форму искусственного интеллекта, который смог бы удовлетворить любые наши потребности? Ответ кроется в рациональном применении новейших разработок. Нанотехнологии — это путь в будущее, так как они затрагивают все аспекты нашей жизни. Использование нанотехнологий дает много возможностей, но и вызывает ряд опасений.

Окно в наномир

Электронный микроскоп позволяет заглянуть в микромир. Без специальной аппаратуры нанотехнологии в быту сразу заметить очень трудно, так как они настолько малы, что неразличимы невооруженным глазом. Именно в таких масштабах вещества проявляют самые необычные и неожиданные свойства. Использование таких свойств обещает уникальную технологическую революцию. Они дают радикально новые возможности, такие как управлять телом человека и окружающей средой.

История появления нанотехнологий

Все начинается в 80-х годах XX века с изобретением инструмента под названием сканирующий (СТМ). Профессор Джеймс Джимзевский провел всю свою профессиональную жизнь в мире наноразмеров. Он является одним из первых в мире людей, получивших возможность исследовать материю на уровне невероятно малых величин, миллионных долей миллиметра. Эти микроскопы позволяют изучить поверхность подобно тому, как слепые читают Тогда никто не мог подозревать, насколько пригодятся нанотехнологии в быту и промышленности.

Принцип работы с наночастицами

Сканирующий микроскоп использует зонд, представляющий собой иглу толщиной в 1 атом. Когда она приближается всего на несколько нанометров к образцу, происходит обмен электронами с ближайшей наночастицей. Это явление называется эффектом туннеля. Система управления фиксирует изменение величины туннельного тока, и вот уже на основе этой информации идет более точное построение топографии поверхности исследуемого образца. Программное обеспечение позволяет преобразовать полученные данные в изображение, которое дает ученым ключ к новому миру, используя нанотехнологии в быту и других отраслях.

Как утверждает Джеймс Джимзевский, благодаря сканирующему электронному микроскопу ученые впервые получили изображения атомов и молекул и смогли изучить их форму. Это стало настоящей революцией в науке, ведь ученые начали смотреть на многие вещи совсем по-другому, обратив внимание на свойства отдельных атомов, а не миллионы и миллиарды частиц, как это было в прошлом.

Первые открытия

Использование новых технологий привело к поразительному открытию. Когда прибор приближался к атому на расстояние в 1 нанометр, между ним и атомом возникала связь. Эта особенность позволила найти способ перемещать отдельные микрочастицы. Благодаря такому открытию появилась возможность использовать нанотехнологии для комфортного быта.

Как пояснил Джеймс Джимзевский, профессор университета Калифорнии, туннельный сканирующий микроскоп позволил практически прикасаться к молекулам и атомам. Ученые впервые смогли манипулировать атомами на поверхности вещества и создавать структуры, которые раньше нельзя было и представить.

Это новоприобретенное открытие (способность наблюдать и манипулировать мельчайшими частицами, составляющими материю) дало возможность использовать нанотехнологии во всех отраслях без исключения.

Развитие нанотехнологий

Физик и философ Этин Клин считает, что возможность технологического прорыва за счет нанотехнологий вполне реальна, но во многом это строится на энтузиазме ученого.

Как говорит физик и философ Этин Клин, с момента экспериментального подтверждения существования атомов до момента получения возможности ими манипулировать прошло меньше 100 лет. Перед учеными открываются такие возможности, о которых раньше и подумать не могли. Только благодаря этому правительство всех развитых стран стало проявлять интерес к соответствующим наукам. Все началось с американской инициативы 2002 года, с которой выступили физики Рока и Бенбридж. Эти ученые выступили с сумасшедшей идеей о том, что благодаря нанотехнологиям человечество сможет решить все стоящие перед ним проблемы.

Это заявление стало толчком к началу многочисленных исследований, позволивших реализовать такие передовые направления науки и техники, как микроэлектроника, информатика, ядерно-энергетические исследования, микробиология, лазерная техника, медицина и многое другое.

Нанотехнологии: примеры

В быту есть столько незаметных, но очень важных веществ, о присутствии которых мы даже не подозреваем! Давайте рассмотрим самые яркие примеры:

• Зубная паста. Ранее никто не задумывался о том, почему очищающее средство для зубов бывает разным. Это все объясняется наличием определенных наночастиц. Например, гидроксиапатит кальция, который незаметен невооруженным глазом, помогает восстановить разрушенную эмаль и защитить зубы от кариеса.

• Краска для автомобилей. Современные автомобильные краски, благодаря наночастицам, способны перекрывать неглубокие царапины и другие полости, образовавшиеся на кузове. В их состав входят микроскопические шарики, которые и обеспечивают такой эффект.