Цель нашей работы – раскрыть понятие нанотехнологии, изучить химические основы этого направления науки. Для достижения цели необходимо решить ряд задач:
Рассмотреть основные технологии получения нанообъектов
Изучить применение нанотехнологии в химии, биологии, медицине
ПОНЯТИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ
Нанотехнология - это совокупность технологий и методик, позволяющих манипулировать отдельными атомами и молекулами с размерами 1-100 нанометров.
Фундаментальной основой для нанотехнологии являются физика, химия и молекулярная биология в совокупности с их математическим аппаратом.
В практическом аспекте нанотехнологии - это технологии производства устройств и их компонентов, необходимых для создания, обработки и манипуляции атомами, молекулами и частицами
История начала
Впервые это научное направление обозначил Нобелевский лауреат по физике Ричард Фейнман в своей лекции с образным названием «внизу полным-полно места», прочитанной в 1969 году, в которой он обосновал практически неограниченные перспективы материалов и устройств, построенных на частицах с размерами, соизмеримыми с размерами единичных атомов или молекул, а интенсивное развитие этого направления уже в настоящее время привело к целому ряду открытий в естествознании и технологии.
Атомное письмо
В 1983 году один из пионеров наноразмерных компьютеров Ф.Картер предсказал, что микроэлектронные интегральные схемы пересекут нанометровую границу около 2020 года. Однако начало практической нанотехнологии было ознаменовано изобретением в 1982 году сканирующего туннельного микроскопа (СТМ). Так, с помощью СТМ оказалось возможным перемещение индивидуальных атомов и молекулярных фрагментов по поверхности подложки в заранее определенные места.
Этим было положено начало программируемому атомному письму, явившемуся прообразом первого нанотехнологического процесса собирания атомов в наноразмерные «кучки» и выстраивание этих кучек в соответствие с заданным рисунком.
Области характерных размеров для ряда наноразмерных образований
Задачи нанотехнологии
Важнейшая задача нанотехнологии – конструирование, создание, синтез материалов и объектов с заранее заданными свойствами. Установление зависимости физико-химических свойств от размера наночастицы или количества атомов в ней одной из основных задач нанотехнологии.
Следующий этап нанотехнологии – целенаправленное создание не материалов, а готовой продукции с принципиально новыми качественными характеристиками и назначением.
В ряде случаев нанообъекты можно получать из большой заготовки, путем удаления лишнего материала. Такие технологии иногда называют «сверху вниз». Примером таких технологий являются применение тонкого перемола материала, обкалывание, отпиливание и т.д.
Второй вид получения наночастиц, называемый технологиями
Второй вид получения наночастиц, называемый технологиями
Углерод – основа жизни на земле – существует в твердой фазе в нескольких модификациях, свойства которых резко отличаются: графит, алмаз.
В 1985 году ученые в парах графита определили многоатомные фуллереновые молекулы углерода С60.
Углеродные нанотрубки
Нанотрубки с регулируемым внутренним диаметром представляют собой основу идеальных молекулярных сит высокой газонепроницаемости, контейнеров для хранения газообразного топлива, катализаторов и.т.д.
В последствии научились выращивать однослойные и многослойные углеродные нанотрубки.
Свойства нанотрубок
Свойствами нанотрубок можно управлять, изменяя скрученность решетки относительно продольной оси.
Получение наноматериалов, содержащих неорганические кластеры (группы близко расположенных, тесно связанных друг с другом атомов, молекул, ионов), образованные чистыми металлами, сплавами металлов и т.д.
Получение материалов, представляющих собой молекулярное сито с точно заданными размерами пор.
Получение нанозамкнутых атомных оболочек, в первую очередь углеродных, типа фуллеренов и их производных: нанотрубок разного строения, диаметра и хиральности.
Получение пленок, в которых наноразмеры фиксируются.
Получение наноразмерных катализаторов.
ПРИМЕНЕНИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ В БИОЛОГИИ
Нанотехнология дает возможность детально изучать химические процессы на молекулярном уровне, процессы ионного обмена клетки с окружением, величину электрического тока в нервных волокнах и т.д. в первую очередь это относится к изучению химических процессов на поверхности и внутри живой клетки.
ПРИМЕНЕНИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ В МЕДИЦИНЕ
Наночастицы могут быть использованы для разработки эффективных методов доставки лекарственных препаратов внутрь клеток.
Нанотехнология позволяет разрабатывать лекарственные препараты и осуществлять их анализ.
Заключение
В настоящее время нанотехнология - это весьма обширная область исследований, включающая в себя целый ряд направлений физики, химии, биологии, электроники, медицины и других наук.
Воздействие нанотехнологий на жизнь обещает иметь всеобщий характер, изменить экономику и затронуть все стороны быта, работы, социальных отношений.
С помощью нанотехнологий мы сможем экономить время, получать больше благ за меньшую цену, постоянно повышать уровень и качество жизни.
