Слайд 1
Слайд 2
Слайд 3
Слайд 4
Слайд 5
Слайд 6
Слайд 7
Слайд 8
Слайд 9
Слайд 10
Слайд 11
Презентацию на тему "Нанотехнологии и Наноматериалы" можно скачать абсолютно бесплатно на нашем сайте. Предмет проекта: Химия. Красочные слайды и иллюстрации помогут вам заинтересовать своих одноклассников или аудиторию. Для просмотра содержимого воспользуйтесь плеером, или если вы хотите скачать доклад - нажмите на соответствующий текст под плеером. Презентация содержит 11 слайд(ов).
Слайды презентации
Слайд 1
Слайд 2
Слайд 3
Что такое Нанотехнологии?
Это несколько конкурирующих технологий производства изделий радиоэлектроники с размерами функциональных элементов порядка нанометров (10 в минус девятой степени, т.е. в доли миллиметра). Внедрение этих технологий в военную радиоэлектронику позволит получить супермалые образцы оружия (например, самонаводящиеся пули), либо резко повысить "интеллектуальные" возможности управляемого оружия благодаря придания ему автономных функций обнаружения, распознавания и, как следствие, гарантированного попадания в любые цели. Внедрение нанотехнологий в другие виды военной техники позволит существенно повысить их эффективность и расширить диапазон применения.
Слайд 4
Существует и другая версия
Нанотехнологии - это технологии работы с веществом на уровне отдельных атомов. Традиционные методы производства работают с порциями вещества, состоящими из миллиардов и более атомов. Это значит, что даже самые точные приборы, произведённые человеком до сих пор, на атомарном уровне выглядят как беспорядочная мешанина. Переход от манипуляции с веществом к манипуляции отдельными атомами - это качественный скачок, обеспечивающий беспрецедентную точность и эффективность.
Слайд 5
Медицина и Нанотехнологии
В медицине проблема применения нанотехнологий заключается в необходимости изменять структуру клетки на молекулярном уровне, т.е. осуществлять "молекулярную хирургию" с помощью наноботов. Ожидается создание молекулярных роботов-врачей, которые могут "жить" внутри человеческого организма, устраняя все возникающие повреждения, или предотвращая возникновение таковых. В действительности наномедицины пока еще не существует, существуют лишь нанопроекты, воплощение которых в медицину, в конечном итоге, и позволит отменить старение. Несмотря на существующее положение вещей, нанотехнологии - как кардинальное решение проблемы старения, являются более чем перспективными
Слайд 6
Для достижения этих целей человечеству необходимо решить три основных вопроса: 1. Разработать и создать молекулярных роботов, которые смогут ремонтировать молекулы. 2. Разработать и создать нанокомпьютеры, которые будут управлять наномашинами. 3. Создать полное описание всех молекул в теле человека, иначе говоря, создать карту человеческого организма на атомном уровне. Основная сложность с нанотехнологией - это проблема создания первого нанобота. Существует несколько многообещающих направлений
Слайд 7
Государство и Нанотехнологии
ГОСУДАРСТВО выделило на «поддержку нанотехнологий» 180 млрд. рублей. Этими средствами управляет госкорпорация «Роснанотех». Контроль над ней осуществляется правительством. При этом прибыль от деятельности ГК «Роснанотех» не подлежит изъятию и распределению правительством. Кроме того, «Роснанотех» выведен из-под действия закона о банкротстве. В сообщении президента РФ в момент начала экономического кризиса, было сказано, что гос-во не будет жалеть средств на развитие нанотехнологий, что показывает важность этой отрасли для гос-ва.
Слайд 8
Корпорации разрешено расходовать любые средства на покупку ценных бумаг (в рамках поддержки нанотехнологических проектов). Также она имеет право инвестировать свободные средства в любые финансовые инструменты. Размер таких инвестиций утверждается наблюдательным советом «Роснанотеха» раз в год. Наблюдательный совет корпорации (15 человек: 5 депутатов или сенаторов, 5 членов правительства или администрации президента, 5 представителей науки, бизнеса или Общественной палаты) назначается правительством и, в свою очередь, назначает на пятилетний срок гендиректора ГК «Роснанотех». Он же по представлению гендиректора утверждает правление корпорации.
Слайд 9
Фантастические Перспективы
Перспективы развития нанотехнологий в различных отраслях. По прогнозам американской ассоциации National Science Foundation объем рынка товаров и услуг, с использованием нанотехнологий может вырасти до $1 трлн. в ближайшие 10-15 лет: в промышленности материалы с высокими заданными характеристиками, которые не могут быть созданы традиционным способом, могут занять рынок объемом $340 млрд. в ближайшие 10 лет. в полупроводниковой промышленности объем рынка нанотехнологичной продукции может достигнуть $300 млрд. в ближайшие 10-15 лет. в сфере здравоохранения использование нанотехнологий может позволить помочь увеличить продолжительность жизни, улучшить ее качество и расширить физические возможности человека. в фармацевтической отрасли около половины всей продукции будет зависеть от нанотехнологий. Объем продукции с использованием нанотехнологий составит более $180 млрд. в ближайшие 10-15 лет.
Слайд 10
А так же… в химической промышленности наноструктурные катализаторы имеют применение при производстве бензина и в других химических процессах, с приблизительным ростом рынка до $100 млрд. По прогнозам экспертов рынок таких товаров растет на 10% в год. в транспорте применение нанотехнологий и наноматериалов позволит создавать более легкие, быстрые, надежные и безопасные автомобили. Рынок только авиакосмических продуктов может достичь $70 млрд. к 2010 году. в сельском хозяйстве и в сфере защиты окружающей среды применение нанотехнологий может увеличить урожайность сельскохозяйственных культур, обеспечить более экономические пути фильтрации воды и позволит ускорить развитие возобновимых источников энергии, таких как высокоэффективная конверсия солнечной энергии. Это позволит снизить загрязнение окружающей среды и экономить значительные средства. Так по прогнозам ученых применение нанотехнологий в сфере использования энергии света через 10-15 лет может снизить потребление энергии в мире на 10%, предоставить общую экономию $100 млрд. и соответственно сократить вредные выбросы углекислого газа в размере 200 млн. тонн.
Нанотехнология может быть определена как совокупность технических процессов, связанных с манипуляциями молекулами и атомами в масштабах 1 – 100 нм.
Слайд 2
Слайд 3: Свойства нанообъектов
На многих объектах в физике, химии и биологии показано, что переход на наноуровень приводит к появлению качественных изменений физико-химических свойствах отдельных соединений и получаемых на их основе систем. Речь идет о коэффициенте оптического сопротивления, электропроводности, магнитных свойствах, прочности, термостойкости.
Слайд 4
Более того, согласно наблюдениям новые материалы, получаемые с использованием нанотехнологий, значительно превосходят по своим физическим, механическим, термическим и оптическим свойствам аналоги микрометрического масштаба.
Слайд 5
Слайд 6: Нанохимия
С развитием новых методов исследования строения вещества появилась возможность получать информацию о частицах, содержащих небольшое (< 100) количество атомов. Подобные частицы с размером около 1 нм (10 -9 м) обнаружили необычные, трудно предсказуемые химические свойства. Оказалось, что такие наночастицы обладают высокой активностью и с ними возможно осуществление реакций, которые не идут с частицами макроскопического размера. Изучением химических свойств таких частиц и занимается нанохимия.
Слайд 7: Частицы, например, металлов размером ≤ 1 нм содержат около 10 атомов, которые формируют поверхностную частицу, не имеющую объема и обладающую высокой химической активностью
Классификация частиц по размерам Физико-химические свойства начинают описывать количеством атомов
Слайд 8: Нанохимия – это область, исследующая получение, строение, свойства и реакционную способность частиц и сформированных из них ансамблей, которые по крайней мере в одном измерении имеют размер ≤ 10 нм
Появляется представление о размерных эффектах, свойства зависят от количества атомов или молекул в частице. Наночастицы можно рассматривать как промежуточные образования между отдельными атомами с одной стороны, и твердым телом – с другой. Важно расположение атомов внутри структуры, формируемой из наночастиц. Понятие фазы выражено менее четко.
Слайд 9
10
Слайд 10: В нанохимии возникают вопросы, связанные с терминологией
7-я Международная конференция по наноструктурным материалам (г. Висбаден, 2004) предложила следующую их классификацию: нанопористые твердые вещества наночастицы нанотрубки и нановолокна нанодисперсии наноструктурные поверхности и пленки нанокристаллические материалы
11
Слайд 11
12
Слайд 12
13
Слайд 13: Продолжение Таблицы 10
Кислотные дожди Поиски альтернативных источников энергии (отказ от сжигания ископаемого топлива, использование природных источников); повышение кпд устройств, работающих на солнечной энергии Новые топливные элементы Уменьшение или прекращение выброса окислов серы и азота транспортными и промышленными установками
14
Слайд 14
15
Слайд 15
Ожидается, что наноэнергетика позволит значительно повысить эффективность систем преобразования и аккумулирования солнечной энергии Катализаторы на основе наночастиц Применение нанопористых материалов. Пористые углеродные материалы применяются в качестве молекулярных сит, сорбентов, мембран. Цель – получение структур с высокой удельной способностью к газопоглощению (в частности, водорода или метана). Это основа для разработки топливных элементов нового типа, обеспечивающих экологическую чистоту транспорта и энергетических установок.
16
Слайд 16: Наноразмерные катализаторы и сорбенты
Наноразмерный катализ приводит как к возрастанию активности катализатора и его селективности, так и к регулированию процессов химической реакции и свойств конечного продукта. Такая возможность появляется не только путем изменения размеров нанокластеров, входящих в катализатор, и удельной поверхности, но и за счет появления новых размерных свойств и химического состава поверхности.
17
Слайд 17
18
Слайд 18
19
Слайд 19
20
Слайд 20: Фотокаталитическая активность TiO 2. Процессы с участием растворенного кислорода
21
Слайд 21: Нанокластеры золота
В качестве примера можно рассмотреть возникновение каталитической активности кластеров золота с размерами 3–5 нм, в то время как массивное золото не активно. Так, нанокластеры золота, нанесенные на подложку из оксида алюминия, эффективно катализируют окисление СО при низких температурах до –70 °С, а также обладают высокой избирательностью в реакциях восстановления оксидов азота при комнатной температуре. Подобные катализаторы эффективны для устранения запахов в закрытых помещениях.
22
Слайд 22
23
Слайд 23
24
Слайд 24
В США в ближайшем будущем ожидается коммерческое производство нанокластеров оксидов металлов для обеззараживания боевых отравляющих веществ, для защиты армии и населения при нападении террористов, а также высокопористых нанокомпозитов в виде таблеток или гранул для очистки и дезинфекции воздуха, например, в самолетах, казармах и т.д.
25
Слайд 25: Полимерные нановолокна
Широкое распространение получает изготовление полимерных нановолокон диаметром менее 100 нм. Эти волокна используют для изготовления так называемой активной одежды, которая способствует самозаживлению ран и обеспечивает диагностику состояний с восприятием команд извне, т.е. работает также в режиме сенсора.
26
Слайд 26: Биоактивные фильтры
На основе нановолокон создаются биоактивные фильтры. Так, американские фирмы Argonide и NanoCeram наладили выпуск волокон диаметром 2 нм и длиной 10–100 нм из минерала бемита (AlOOH). Благодаря большому количеству гидроксильных групп эти волокна, объединенные в более крупные агрегаты, активно сорбируют отрицательно заряженные бактерии, вирусы, различного рода неорганические и органические фрагменты и обеспечивают тем самым эффективную очистку воды, а также стерилизацию медицинских сывороток и биологических сред.
27
Слайд 27: Прогноз развития нанотехнологий
Текущие применения: термозащита, оптическая защита (видимый и УФ диапазон излучения), самоочищающиеся стекла, цветные стекла, солнечные экраны, пигменты, чернила для принтеров, косметика, абразивные наночастицы, носители для записи информации.
28
Слайд 28
2) Перспектива 1–5 лет: идентификация и выявление подделок среди банкнот, документов, лейблов различных товаров, частей автомобилей и механизмов и т.д., нанесение открытых и тайных красящих меток, проявляемыхпри высвечивании, химические и биологические сенсоры, диагностика заболеваний и генная терапия, направленный транспорт лекарств, люминесцентные метки для биологического скрининга, лечебная спецодежда, нанесение специальных кодов, нанокомпозиционные материалы для транспорта, легкие и антикоррозионные материалы для авиационной промышленности, нанотехнология для производства пищевых продуктов, светоперестраиваемые лазеры и излучающие, в том числе фотоэлектрохимические диоды, электромеханические активаторы.
29
Слайд 29
3) Перспектива 6–10 лет: плоские панельные дисплеи, солнечные ячейки и батареи, термоэлектронные устройства для микророботов и нанороботов, устройства хранения информации, устройства контроля и обеззараживания объектов и окружающей среды, нанокатализаторы высокой производительности и селективности, использование нанотехнологии для изготовления протезов и искусственных органов. 4) Перспектива 10–30 лет: одноэлектронные устройства, квантовые компьютеры.
30
Слайд 30: Наночастицы на основе углерода
Аллотропные модификации – различные структурные формы одного элемента. Широко распространенными модификациями углерода являются графит и алмаз, известен также карбин. В углероде заложена способность к созданию в трехмерном мире химически стабильных двумерных мембран толщиной в один атом. Это свойство углерода имеет важное значение для химии и технологического развития в целом.
31
Слайд 31: Фуллерены – новые аллотропные модификации углерода
В 1985 г. произошло важное открытие в химии одного из наиболее изученных элементов – углерода. Коллектив авторов: Крото (Англия), Хит, О ’ Брайен, Керл и Смолли (США), исследуя масс-спектры паров графита, полученных при лазерном облучении (импульсный эксимерный лазер ArF, λ =193 нм, энергия 6,4 эВ) твердого образца, обнаружили пики, соответствующие массам 720 и 840. Они предположили, что данные пики соответствуют индивидуальным молекулам С 60 и С 70.
32
Слайд 32: Фуллерен С 60 принадлежит к тем редким химическим структурам, которые обладают наивысшей точечной симметрией, а именно симметрией икосаэдра I h
Сферическая оболочка из 60 атомов образована пяти- и шестичленными циклами. Каждый пятичленный цикл соединен с пятью шестичленными. В молекуле отсутствуют пятичленные циклы, соединенные друг с другом. Всего в молекуле 12 пентагонов и 20 гексагонов. В 1996 г. Крото, Керл и Смолли были удостоены Нобелевской премии по химии за открытие, разработку методов получения и исследование фуллеренов, причем Нобелевский комитет сравнил это открытие по значимости не более не менее как с открытием Америки Колумбом.
33
Слайд 33
Рис. 2. Изомер С 60 в виде "початка". Заштрихованные области показывают смещение -электронного облака относительно атомов молекулы, образующих боковую поверхность структуры
34
Слайд 34: Молекулы были названы фуллеренами по имени архитектора Фуллера, автора сетчатых ажурных конструкций (павильон США на Всемирной выставки ЭКСПО-67 в Монреале и др.)
35
Слайд 35: Зависимость масс-спектров от условий кластеризации
Было обнаружено, что относительная интенсивность пика С 60 зависит от условий, увеличиваясь при повышении температуры. Следовательно, изомер (или изомеры), ответственный за высокую интенсивность пика, должен обладать повышенной химической стабильностью, чтобы «выживать» при увеличении числа соударений. Изомеры с висячими углеродными связями будут обладать высокой реакционной способностью и не смогут выжить при столкновениях. Роль химически активных столкновений проявляется в том, что в масс-спектрах наблюдаются только фуллерены с четным числом атомов углерода (С 60, С 70 и др.).
Слайд 2
Нанотехнологии
Нанотехнология — область прикладной науки и техники, занимающаяся изучением свойств объектов и разработкой устройств размеров порядка 10-9 м или 10 нм. Нанотехнологии — это технологии манипулирования веществом на атомном и молекулярном уровне прис целью создания нано структур, нано устройств и материалов со специальными свойствами. Особенность нанотехнологий заключается в том, что рассматриваемые процессы и совершаемые действия происходят в нанометровом диапазоне пространственных масштабов. В этом диапазоне размеров «сырьем» являются отдельные атомы, молекулы, молекулярные системы. 1 нанометр (нм) - это одна миллиардная доля метра, или одна миллионная доля миллиметра. Что такое «НАНО»?
Слайд 3
Ричард Фейнман стоял у истоков нанотехнологий он предлагал множество различных формулировокВпервые термин "нанотехнология" употребил НориоТанигучи в1974 г.В 1980-х годах этоттермин использовал Эрик К. Дрекслер, особенно в своей книге "Машины создания: грядёт эра нанотехнологии", которая вышла в 1986 г. Ричард Фейнман Эрик К. Дрекслер
Слайд 4
Нанотехнологиями сегодня активно занимаются примерно в 50 странах. Лидируют США, Япония, Южная Корея, ФРГ. Россия занимает место во второй десятке. Но по числу публикаций по нанотематике мы на почетном 8-м месте.
Слайд 5
Нанотехнологии в России
Изучение свойства металлов как наночастиц Создание биочипов и тончайших плёнок Создание манипуляторов мельчайших размеров
Слайд 6
Нанотехнологии, которые мы используем в жизни:
Слайд 7
Использование нанотехнологий в медицине
Американцы создали материал, имитирующий настоящую костную ткань. Применив метод самосборки волокон, имитирующих природный коллаген, они «посадили» на них нанокристаллыгидрооксиапатита. А уже потом на эту «шпатлевку» приклеивались собственные костные клетки человека - таким материалом можно замещать дефекты костей после травм или операций.
Слайд 8
Нанотехнологии и мода
Впервые нанотехнологии стали применять в производстве модной одежды около года назад. С того времени некоторые из модельеров начали сотрудничество с учеными для производства моделей, так называемой, "функциональной одежды". Она будет отличаться от привычной нам не только внешним видом, но и свойствами ткани из которой она изготовлена.
Слайд 9
Не требует стирки В ней невозможно заболеть Не пропускает вредные газы и защищает от современной экологии 1 кв. метр ткани стоит примерно 10тыс. $
Слайд 10
Компьютер в чашке-термосе
Студент-дизайнер Джейсон Фарсай придумал компьютер Yuno, встроенный в кружку-термос для кофе. Программная часть этого кружки-компьютера будет состоять из виджетов, демонстрирующих погоду, дорожную обстановку, биржевые котировки, электронную почту и т.д.
Слайд 11
Компания Nokia и специалисты из Кембриджского университета недавно показали интересную новинку — растягиваемый мобильный телефон Morph, сделанный с применением нанотехнологий.
Слайд 12
Спутники тоже созданы на основе нанотехнологий
Слайд 13
Нанороботы и компьютеры
Слайд 14
Нанотехнологи шутят
Наноунитаз получил приз на 49 интернациональном конкурсе микрографии как будто самая эксцентричная занятие 2005 года. Всего в конкурсе участвовало более 40 работ, однако проект от SII NanoTechnology оказался самым необычным. Такого использования нанотехнологий жюри еще не видело!
Слайд 15
Вывод: Воздействие нанотехнологий на жизнь обещает иметь всеобщий характер, вследствие чего изменится экономика и будут затронуты все стороны быта, работы, социальных отношений. Использование инновационных материалов XXI века позволит воплощать в реальность самые немыслимые проекты. С помощью нанотехнологий мы сможем экономить время, получать больше благ за меньшую цену, постоянно повышать уровень и качество жизни. Камень преткновения современной нанотехнологии - невозможность массового производства высокотехнологичных продуктов. Результаты, демонстрирующие потенциальные возможности нанотехнологии, уже достигнуты, но технологий массового производства пока не существует.
Посмотреть все слайды
Нанотехнологии Нанотехнологии – это новое направление науки и технологии, активно развивающееся в последние десятилетия. Нанотехнологии включают создание и использование материалов, устройств и технических систем, функционирование которых определяется наноструктурой, то есть ее упорядоченными фрагментами размером от 1 до 100 нанометров
Перспективы НАНОТЕХНОЛОГИИ МЕДИЦИНА Создание молекулярных роботов- врачей, которые «жили» бы внутри человеческого организма, устраняя все возникающие повреждения. МЕДИЦИНА Создание молекулярных роботов- врачей, которые «жили» бы внутри человеческого организма, устраняя все возникающие повреждения. ГЕРОНТОЛОГИЯ Достижение личного бессмертия людей за счет внедрения в организм молекулярных роботов, предотвращающих старение клеток, а также перестройки и «облагораживания» тканей человеческого организма. ГЕРОНТОЛОГИЯ Достижение личного бессмертия людей за счет внедрения в организм молекулярных роботов, предотвращающих старение клеток, а также перестройки и «облагораживания» тканей человеческого организма.
БИОЛОГИЯ Станет возможным «внедрение» в живой организм на уровне атомов. Последствия могут быть самыми различными - от «восстановления» вымерших видов до создания новых типов живых существ, биороботов. БИОЛОГИЯ Станет возможным «внедрение» в живой организм на уровне атомов. Последствия могут быть самыми различными - от «восстановления» вымерших видов до создания новых типов живых существ, биороботов. ЭКОЛОГИЯ Полное устранение вредного влияния деятельности человека на окружающую среду. Во-первых, за счет насыщения экосферы молекулярными роботами-санитарами, превращающими отходы деятельности человека в исходное сырье, а во-вторых, за счет перевода промышленности и сельского хозяйства на безотходные нанотехнологические методы. ЭКОЛОГИЯ Полное устранение вредного влияния деятельности человека на окружающую среду. Во-первых, за счет насыщения экосферы молекулярными роботами-санитарами, превращающими отходы деятельности человека в исходное сырье, а во-вторых, за счет перевода промышленности и сельского хозяйства на безотходные нанотехнологические методы.
ОСВОЕНИЕ КОСМОСА Огромная армия роботов- молекул будет выпущена в околоземное космическое пространство и подготовит его для заселения человеком - сделает пригодными для обитания Луну, астероиды, ближайшие планеты, соорудит из «подручных материалов» космические станции. ОСВОЕНИЕ КОСМОСА Огромная армия роботов- молекул будет выпущена в околоземное космическое пространство и подготовит его для заселения человеком - сделает пригодными для обитания Луну, астероиды, ближайшие планеты, соорудит из «подручных материалов» космические станции. КИБЕРНЕТИКА Произойдет переход от ныне существующих планарных структур к объемным микросхемам, размеры активных элементов уменьшаться до размеров молекул КИБЕРНЕТИКА Произойдет переход от ныне существующих планарных структур к объемным микросхемам, размеры активных элементов уменьшаться до размеров молекул РАЗУМНАЯ СРЕДА ОБИТАНИЯ За счет внедрения логических наноэлементов во все атрибуты окружающей среды она станет комфортной для человека. РАЗУМНАЯ СРЕДА ОБИТАНИЯ За счет внедрения логических наноэлементов во все атрибуты окружающей среды она станет комфортной для человека.
ПРОМЫШЛЕННОСТЬ Замена традиционных методов производства сборкой молекулярными роботами предметов потребления непосредственно из атомов и молекул. ПРОМЫШЛЕННОСТЬ Замена традиционных методов производства сборкой молекулярными роботами предметов потребления непосредственно из атомов и молекул. СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО Замена «естественных машин» для производства пищи их искусственными аналогами - комплексами из молекулярных роботов. Они будут воспроизводить те же химические процессы, что происходят в живом организме, однако более коротким и эффективным путем. СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО Замена «естественных машин» для производства пищи их искусственными аналогами - комплексами из молекулярных роботов. Они будут воспроизводить те же химические процессы, что происходят в живом организме, однако более коротким и эффективным путем.
Лидерами по производству и развитиям нанотехнологий в мире являются США и Япония. Лидерами по производству и развитиям нанотехнологий в мире являются США и Япония. Лидерами по объему инвестиций в нанотехнологии в период с 2006 по 2010 гг. станут Япония (6 млрд. долларов), США (5,6 млрд. долларов) и страны Евросоюза (4,6 млрд. долларов). Лидерами по объему инвестиций в нанотехнологии в период с 2006 по 2010 гг. станут Япония (6 млрд. долларов), США (5,6 млрд. долларов) и страны Евросоюза (4,6 млрд. долларов). Россия планирует инвестировать в развитие нанотехнологий около 8 млрд. долларов до 2011 года. Для этого была создана «Российская корпорация нанотехнологий» (РосНаноТех), которая планирует инвестировать в нанотехнологические проекты около 15 млрд. руб. Россия планирует инвестировать в развитие нанотехнологий около 8 млрд. долларов до 2011 года. Для этого была создана «Российская корпорация нанотехнологий» (РосНаноТех), которая планирует инвестировать в нанотехнологические проекты около 15 млрд. руб.
Первое поколение называется «пассивные наноструктуры», а попросту нанопорошки, которые можно добавлять в разные материалы: полимеры, керамику, металлы, покрытия, лекарства, косметику, пищу и прочие товары народного потребления. Второе поколение «активные наноструктуры» (2005–2010) предусматривает создание компонентов нанобиотехнологий, нейроэлектронных интерфейсов, наноэлектромеханических систем Третье поколение «системы наносистем» (2010– 2015), то есть управляемая самосборка наносистем, трехмерные сети, нанороботы Четвертое поколение «молекулярные наносистемы» (2015–2020), то есть молекулярные устройства, атомный дизайн
НИИ Японии Японские ученые создают наноматериалы на основе углерода Японские ученые создают наноматериалы на основе углерода В 1991 г. японский исследователь С. Иидзима из компании «Нихон дэнки» открыл еще одну необычную структуру – углеродные нанотрубки В 1991 г. японский исследователь С. Иидзима из компании «Нихон дэнки» открыл еще одну необычную структуру – углеродные нанотрубки могут использоваться в технике электронной микроскопии, в транзисторах и дисплеях, в качестве элементов- поглотителей водорода, при производстве композитов могут использоваться в технике электронной микроскопии, в транзисторах и дисплеях, в качестве элементов- поглотителей водорода, при производстве композитов
Китай Китай В настоящее время в Китае насчитывается около 800 компаний, занимающихся внедрением нанотехнологий, и более 100 научно- исследовательских лабораторий. Характер их работы традиционно остается закрытым. Наибольший интерес у китайских военных вызывают микрочипы, способные повышать живучесть личного состава при применении противником оружия массового поражения. В настоящее время в Китае насчитывается около 800 компаний, занимающихся внедрением нанотехнологий, и более 100 научно- исследовательских лабораторий. Характер их работы традиционно остается закрытым. Наибольший интерес у китайских военных вызывают микрочипы, способные повышать живучесть личного состава при применении противником оружия массового поражения.
Новейшие разработки Компьютеры и микроэлектроника Компьютеры и микроэлектроника Нанокомпьютер вычислительное устройство на основе электронных технологий с размерами логических элементов порядка нескольких нанометров. Сам компьютер, разрабатываемый на основе нанотехнологий, также имеет микроскопические размеры. Нанокомпьютер вычислительное устройство на основе электронных технологий с размерами логических элементов порядка нескольких нанометров. Сам компьютер, разрабатываемый на основе нанотехнологий, также имеет микроскопические размеры. ДНК компьютер вычислительная система, использующая вычислительные возможности молекул ДНК. При ДНК вычислениях данные представляются не в форме нулей и единиц, а в виде молекулярной структуры, построенной на основе спирали ДНК. Роль программного обеспечения для чтения, копирования и управления данными выполняют особые ферменты. ДНК компьютер вычислительная система, использующая вычислительные возможности молекул ДНК. При ДНК вычислениях данные представляются не в форме нулей и единиц, а в виде молекулярной структуры, построенной на основе спирали ДНК. Роль программного обеспечения для чтения, копирования и управления данными выполняют особые ферменты. Атомно силовой микроскоп сканирующий зондовый микроскоп высокого разрешения, основанный на взаимодействии иглы кантилевера (зонда) с поверхностью исследуемого образца. В отличие от сканирующего туннельного микроскопа (СТМ), может исследовать как проводящие, так и непроводящие поверхности даже через слой жидкости, что позволяет работать с органическими молекулами (ДНК). Атомно силовой микроскоп сканирующий зондовый микроскоп высокого разрешения, основанный на взаимодействии иглы кантилевера (зонда) с поверхностью исследуемого образца. В отличие от сканирующего туннельного микроскопа (СТМ), может исследовать как проводящие, так и непроводящие поверхности даже через слой жидкости, что позволяет работать с органическими молекулами (ДНК).
Наномедицина и фармацевтическая промышленность Наномедицина и фармацевтическая промышленность Направление в современной медицине, основанное на использовании уникальных свойств наноматериалов и нанообъектов для отслеживания, конструирования и изменения биологических систем человека на наномолекулярном уровне. Направление в современной медицине, основанное на использовании уникальных свойств наноматериалов и нанообъектов для отслеживания, конструирования и изменения биологических систем человека на наномолекулярном уровне. ДНК нанотехнологии используют специфические основы молекул ДНК и нуклеиновых кислот для создания на их основе четко заданных структур. ДНК нанотехнологии используют специфические основы молекул ДНК и нуклеиновых кислот для создания на их основе четко заданных структур. В начале 2000 го года, благодаря быстрому прогрессу в технологии изготовления частиц наноразмеров, был дан толчок к развитию новой области нанотехнологии наноплазмонике. Оказалось возможным передавать электромагнитное излучение вдоль цепочки металлических наночастиц с помощью возбуждения плазмонных колебаний. В начале 2000 го года, благодаря быстрому прогрессу в технологии изготовления частиц наноразмеров, был дан толчок к развитию новой области нанотехнологии наноплазмонике. Оказалось возможным передавать электромагнитное излучение вдоль цепочки металлических наночастиц с помощью возбуждения плазмонных колебаний.
Робототехника Робототехника Нанороботы роботы, созданные из наноматериалов и размером сопоставимые с молекулой, обладающие функциями движения, обработки и передачи информации, исполнения программ. Нанороботы, способные к созданию своих копий, т.е. самовоспроизводству, называются репликаторами. Нанороботы роботы, созданные из наноматериалов и размером сопоставимые с молекулой, обладающие функциями движения, обработки и передачи информации, исполнения программ. Нанороботы, способные к созданию своих копий, т.е. самовоспроизводству, называются репликаторами.
Влияние на экономику Нанотехнологии – это инструмент, средство, посредством которого страны могут влиять на повышение конкурентоспособности предприятий через развитие производства и повышение качества продукции в различных отраслях экономики. Нанотехнологии – это инструмент, средство, посредством которого страны могут влиять на повышение конкурентоспособности предприятий через развитие производства и повышение качества продукции в различных отраслях экономики.
Нанотехнология - наука и техника создания,
изготовления, характеризации и реализации
материалов и функциональных структур и
устройств на атомном, молекулярном и
нанометровом уровнях.
Наноматериалы - материалы, созданные с
использованием наночастиц или посредством
нанотехнологий, обладающие какими-либо
уникальными свойствами, обусловленными
присутствием этих частиц в материале.
резкое повышение производительности
вычислительных систем
резкое увеличение пропускной способности
каналов связи
резкое увеличение информационной емкости и
качества систем отображения информации с
одновременным снижением энергозатратНанотехнологии и наноматериалы призваны
решить следующие задачи в электронике:
резкое повышение чувствительности сенсорных
устройств и существенное расширение спектра
измеряемых величин
создание высокоэкономичных
твердотельных осветительных приборов
существенное увеличение удельного веса
использования электронных и оптоэлектронных
компонентов в различных технологияхНанотехнологии
требуют малого количества
затрат энергии, материалов,
производственных и
складских помещений. С
другой стороны, развитие
нанотехнологий требует
высокого уровня подготовки
ученых, инженеров и
технических работников, а
также организации
производства.Ключевыми в развитии нанотехнологий
стали открытия последней половины XX
века, связанные с квантовыми
свойствами микро– и нанообъектов,
разработкой полупроводниковых
транзисторов и лазеров, созданием
методов диагностики с атомным
разрешением, открытием фуллеренов,
развитием геномики и биотехнологий.Современные приложения
нанотехнологий включают:
создание высокопрочных
нанокристаллических и
аморфных материалов,
негорючих
нанокомпозитов на
полимерной основе
элементы наноэлектроники
и нанофотоники,
полупроводниковые,
транзисторы и лазеры,
фотодетекторы, солнечные
элементы, сенсоры и др.
устройства сверхплотной
записи информации;
телекоммуникационные,
информационные и
вычислительные технологии,
суперкомпьютеры
молекулярные
электронные устройства,
в том числе
переключатели и
электронные схемы на
молекулярном уровненанолитографию и
наноимпринтинг
устройства микро- и
наномеханики, актюаторы
и трансдукторы,
молекулярные моторы и
наномоторы, нанороботы
нанохимию и катализ
(катализаторы,
адсорбенты,
молекулярные
фильтры и сепараторы)
топливные элементы,
электрические
аккумуляторы и др.
преобразователи
энергии, устройства для
хранения энергии
фармацевтику, биополимеры
и заживление биологических
тканей, клиническую и
медицинскую диагностику,
создание искусственных
мускулов, костей,
имплантацию живых органовКвантовый
суперкомпьютерКомпания «Хьюлетт-Паккард» недавно официально объявила о
наличии стратегии развития наноэлектронной базы, которая
составит основу будущей электронно-вычислительной
промышленности - производства компьютерных чипов на базе
молекулярной наноэлектроники. Ученые из компании «ХьюлеттПаккард» запатентовали технологию производства
микропроцессоров, в основе которых лежат не кремниевые
кристаллы, как в современных процессорах, а молекулярные
цепочки.Новые технологии могут в корне изменить:
Медицину
Энергетику
Биотехнологии
Электронику
и другие отрасли.В медицине «золотые
наночастицы» - маленькие
частицы кремния, покрытые
золотом, или золотые частицы,
введенные в раковую опухоль,
- при воздействии на них
лазерного или микроволнового
излучения могут находить и
уничтожать раковые клетки.
Были проведены успешные
тесты на материале рака груди
человека. Оболочки этих частиц
абсорбируют энергию
излучения и затем
преобразовывают ее в
тепловую энергию.
Энергия
излучения
Тепловая
энергияПроблемы, мешающие развитию
нанотехнологий:
Невостребованность
Дороговизна
Недостаток
квалифицир
ованных
кадровУченые отмечают:
«Когда мы научимся
выращивать
человеческие органы,
тогда, наверное,
можно будет сказать,
что мы далеко
продвинулись»Концепция развития и освоения нанотехнологий
и наноматериалов в Республике Беларусь
включает следующие основные задачи:
Создать межведомственного
государственного органа,
координирующего развитие и освоение
нанотехнологий и наноматериалов в
Республике Беларусь и сети национальных
нанотехнологических платформ
Системная подготовка инженерных и
научных кадров
Модернизация существующих производствРазвитие нанотехнологий
осуществляется в следующих сферах:
Производство
и ремонт
машин
агропромышл
енного
комплекса
создания
текстильных,
швейных и
трикотажных
изделий
Агропромы
шленный
комплекс
БиотехнологииВ настоящее время применяются
следующие формы коммерциализации
нанотехнологий:
использование нанотехнологий в производстве и
продажа конечного;
создание стартап-компаний;
продажа стартап-компаний крупным
корпорациям;
заключение лицензионных соглашений об
использовании результатов научноисследовательских и опытно-конструкторских работ;
заказные НИОКР.Анализ научно-технического потенциала Республики
Беларусь позволяет выделить следующие
перспективные направления в сфере разработки и
коммерциализации нанотехнологий и производства
нанотехнологической продукции:
фармпрепараты
наноматериалы
приборостроение
наноэлектроника и
солнечные элементы
сенсорика и диагностика
фильтры и
мембраныВ структуре НАН Беларуси активную разработку и
реализацию нанотехнологической продукции,
относящейся прежде всего к категории научной и
научно-технической, осуществляют 7 научных
организаций:
1) государственные научные учреждения "Физико-технический
институт Национальной академии наук Беларуси"
2) "Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии
наук Беларуси«
3) "Институт биоорганической химии Национальной академии наук
Беларуси»
4) "Институт физико-органической химии Национальной академии
наук Беларуси«
5) "Институт тепло- и массообмена имени А.В.Лыкова
Национальной академии наук Беларуси«
6) Государственное научно-производственное объединение
порошковой металлургии
7) ГНПО "Научно-практический центр Национальной академии наук
Беларуси по материаловедению"
