Информационный проект по физике на тему: «нанотехнологии. Научная работа по физике на тему "нанотехнологии" Техногенные и строительные наноматериалы

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение Ильинская средняя общеобразовательная школа

Учебно-исследовательский проект

Подлипная Екатерина, ученица 10 класса

Широких Екатерина, ученица 10 класса

Комарницкий Георгий, ученик 9 «А» класс

Научный руководитель:

учитель информатики

Абрамкина Светлана Александровна

Домодедово - 2012

Введение ……………………………………………………………………...3

Глава 1. История развития нанотехнологий ……………………………… 5

Глава 2. Нанотехнологии в различных сферах деятельности человека… 7

2.1. В медицине………………………………………………………… 7

2.2. В косметологии ………………..………………………………….. 9

2.3. В строительстве……………………………………………………11

Глава 3. Новейшие достижения в нанотехнологии …………….………..13

3.1. Информационные технологии……………………….………….13

3.2. Робототехника……………………………………………………15

Глава 4. Социологический опрос………………………………………….. 18

Заключение…………………………………………………………………. 19

Библиография………………………………………………………………..20

Приложение………………………………………………………………… 21

Введение

Работа посвящена новому перспективному направлению – нанотехнологии, а именно изучению возможностей, сфер применения и перспектив развития нанотехнологий. Возможности этого направления очень велики, благодаря уникальным свойствам наноматериалов.

«Нано» - это приставка, которая показывает, что исходная величина должна быть уменьшена в миллиард раз. Например, 1 нанометр - это миллиардная часть метра (1 нм = 10 –9 м). С помощью этой приставки обозначают новую эру в развитии технологий, называемых иногда четвертой промышленной революцией, - эру нанотехнологий.

Нас заинтересовала эта тема, потому что в будущем нам жить и работать с нанотехнологиями, а на сегодняшний день нам очень мало, что известно об этом. Мы считаем, что сегодня – это самая актуальная проблема, потому что она направлена на наше с вами будущее. И мы решили начать изучать и исследовать технологии будущего уже сегодня и делиться нашими исследованиями на нашем сайте.

Данный учебно-исследовательский проект состоит из пяти частей:

Введение;

Основная часть ;

Заключение;

Библиография;

Приложение.

Актуальность работы: будущее за нанотехнологиями, их применение востребовано и незаменимо.

Гипотеза исследования: нанотехнологии используются во всех сферах, давая новые возможности и помогая решать самые сложные задачи.

Цель: показать неограниченные возможности современной науки и техники в развитии нанотехнологий, познакомиться с современными достижениями и пробудить интерес к проблеме нанотехнологий.

Задачи проекта:

Познакомится с историей развития нанотехнологий;

‐ изучить основные направления и методы исследований в области нанотехнологий и с основными направлениями ее развития;

‐ изучить практическое значение разработок нанотехнологий в области медицины, косметологии, строительства, информационных технологий, робототехники;

‐ провести тестирование среди учителей, старшеклассников и учеников основной школы с целью выявления уровня осведомленности по данной теме.

Объект исследования: нанотехнологии.

Предмет исследования: сферы применения, возможности и перспективы нанотехнологий.

Методы исследования: сбор материала по теме, его анализ и обработка, оформление работы, тестирование, создание презентации, создание сайта.

Выход проектного продукта: стенд в школе и сайт «Юные исследователи».

Практическая значимость работы заключается в том, что работающие над этой темой ученики и слушатели узнают много нового из этой сферы. Данная работа позволит расширить кругозор в данной области, познакомиться с новейшими достижениями науки и техники.

Глава 1. История развития нанотехнологий.

Отцом нанотехнологии можно считать греческого философа Демокрита. Примерно в 400 г. до н.э. он впервые использовал слово "атом", что в переводе с греческого означает "неделимый", для описания самой малой частицы вещества. В 1661 году ирландский химик Роберт Бойль опубликовал статью, в которой раскритиковал утверждение Аристотеля, согласно которому все на Земле состоит из четырех элементов - воды, земли, огня и воздуха. Бойль утверждал, что все состоит из "корпускул" - сверхмалых деталей, которые в разных сочетаниях образуют различные вещества и предметы.

Стартовой точкой в борьбе за покорение наномира считается лекция Ричарда Фейнмана в 1959 г. «Там внизу - много места». Основной постулат этой лекции заключался в том, что с точки зрения фундаментальных законов физики автор не видит никаких препятствий к работе на молекулярном и атомном уровнях, манипулировании отдельными атомами или молекулами. Фейнман говорил, что с помощью определенных устройств можно сделать еще меньшие по размеру устройства, которые в свою очередь способны сделать еще меньшие устройства, и так далее вплоть до атомного уровня, т. е. при наличии соответствующих технологий можно манипулировать отдельными атомами.

То, что теперь называют нанообъектами, нанотехнологиями человек давно использовал в своей жизни. Египтяне, греки и римляне использовали наночастицы для создания красителей ещё несколько тысяч лет назад. В исследованиях проведённых в Центре исследований и реставрации французских музеев, установлено, что древние косметологи использовали соединения на основе свинца, из которых делали частички диаметром всего в 5 нанометров!

Вот еще один из наиболее ярких примеров (в прямом и переносном смыслах) - это разноцветные стекла. Например, созданный еще IV веке н.э. кубок Ликурга, хранящийся в Британском музее, при освещении снаружи - зеленый, но если освещать его изнутри - то он пурпурно-красный. Как показали недавние исследования с помощью электронной микроскопии, этот необычный эффект обусловлен наличием в стекле наноразмерных частиц золота и серебра.

Сначала люди изучали обычный мир, для наблюдения которого не надо было особых приборов. Благодаря появлению микроскопа в конце XIX века ученые стали проникать внутрь атома, изучать его строение. В 1909 г. используя альфа-частицы (ядра гелия, имеющие размер порядка 10 –13 м) Резерфорду удалось «увидеть» ядро атома золота. Созданная на основе этих опытов планетарная модель атома Бора-Резерфорда дает наглядный образ огромности «свободного» места в атоме, вполне сравнимого с космической пустотой Солнечной системы.

В последние годы темпы научно-технического прогресса стали зависеть от использования искусственно созданных объектов нанометровых размеров (греческий термин «нанос» означает «гном»). Созданные на их основе вещества и объекты размером 1 – 100 нм называют наноматериалами, а способы их производства и применения - нанотехнологиями. Невооруженным глазом человек способен увидеть предмет, диаметром примерно 10 тыс. нанометров. Свойства материалов в наномасштабе отличаются от крупных масштабов из-за того, что в наномасштабе площадь поверхности на единицу объема чрезвычайно велика.

В самом широком смысле нанотехнологии – это исследования и разработки на атомном, молекулярном и макромолекулярном уровне в масштабе размеров от одного до ста нанометров; создание и использование искусственных структур, устройств и систем, которые в силу своих сверхмалых размеров обладают существенно новыми свойствами и функциями; манипулирование веществом на атомной шкале расстояний.

Глава 2. Нанотехнологии в различных областях деятельности человека.

В медицине

Нанотехнологии в области здравоохранения имеют давние корни. Ярким примером являются разработки американских ученых. Умные лекарства давались космонавтам, чтобы проверить их состояние и регулировать температуру тела.

Что представляют собой умные лекарства? Создатели первых вариантов внедрили в них специальные датчики из магния или меди, которые совершенно безвредны для людей и их здоровья. Датчики проникают в желудок и начинают функционировать, взаимодействуя с желудочной кислотой.

Умные лекарства станут настоящими помощниками при диагностике и наблюдении за больными. Перед их применением к больному прикрепляется специальное устройство, которое необходимо для принятия сигналов датчиков. Датчики передают на него важную информацию, например, температуру тела, равномерность дыхания, скорость сердечного ритма и другие показатели. Ученые даже предлагают разработать специальную программу, которая будет обрабатывать собранные данные, структурировать их и отправлять в виде файла на мобильный телефон больного.

Благодаря совместному труду учёных из Америки и Италии наука смогла подняться на ступень выше в области регенерации тканей позвоночника после повреждений. Как правило, после перелома в месте травмы образуется рубец, который не пропускает нервные импульсы. Из-за этого человек может быть полностью или частично парализован. Учёные предложили идею по выращиванию клеток спинного мозга при помощи опорных наноструктур большого количества маленьких параллельных трубочек. По идее исследователей в этих нанотрубках должны нарастать новые нервные клетки, образующие нервную ткань. Ещё одним открытием поделились с миром исследователи в области наномедицины из Института технологий Италии. Учёные нашли возможность восстанавливать поврежденную сетчатку глаза. Операция по восстановлению сетчатки проводится с использованием светочувствительного пластика. Помочь решить вопрос создания искусственной сетчатки глаза смогли специальные гибкие полупроводники. Возможно, в скором времени многие незрячие люди и люди с проблемами зрения смогут в полной мере наслаждаться окружающим миром.

В медицине проблема применения нанотехнологий заключается в необходимости изменять структуру клетки на молекулярном уровне, т.е. осуществлять "молекулярную хирургию" с помощью наноботов.

Прогнозируемый срок создания роботов-врачей, первая половина XXI века. Наноботы или молекулярные роботы могут участвовать (как наряду с генной инженерией, так и вместо нее) в перепроектировке генома клетки, в изменении генов или добавлении новых для усовершенствования функций клетки.

Учёные из Кореи открыли миру новую технологию по управлению медицинскими нанороботами в человеческом организме. Двигаясь вместе с потоком крови, микророботы смогли бы помочь человечеству, выполняя сложнейшую задачу по доставке лекарственных препаратов, уничтожению онкологических новообразований и бактерий, разрушению тромбов и прочих образований, до которых врачам не удаётся добраться никакими средствами.

Когда-то весь мир потрясло то, что искусственно выращивать кусочки кожи возможно в специальной чашке (чашка Петри). Исследователи из университета Райса придумали совершенно другую идею выращивания органов. Для этого нужно, чтобы органы находились в подвешенном состоянии, и с помощью магнитного поля будет происходить их развитие. В клетку, с применением вирусов, добавляют смесь наночастиц. Попадая внутрь клетки, наночастицы подвергаются воздействию магнитного поля. Это даёт возможность производить контроль роста клеток ткани в трёх измерениях. Именно в подвешенном состоянии эти клетки могут функционировать и размножаться, при этом образуя многослойные структуры, которая является точной копией ДНК программы.

В косметологии

Нанотехнологии используются во всех сферах, давая новые возможности и помогая решать самые сложные задачи. Косметология не исключение.

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.

Сейчас в косметологии началась эпоха нанокомплексов. Это означает, что появилась возможность в лабораторных условиях создавать вещества с заранее запрограммированными свойствами.

Нанокомплексы содержат измельченные до размера нано биологически активные вещества, каждый из которых доставляется в строго определенном количестве в строго определенные слои кожи в строго определенное время.
Зная, в каких питательных веществах нуждается кожа разных людей в разных состояниях, можно создавать нанокомплексы, содержащие именно те компоненты, в которых нуждается кожа, и которые отвечают за поддержание обмена веществ в клетках кожи на должном уровне.

Например, в формуле Нано Пьюр используется эксклюзивная ионизированная нанокосметика, созданная на основе натуральной плаценты и полярно-кристаллической минеральной пудры турмалина. Такая пудра, размельченная до наночастиц, обладает мощным эффектом ионизации и поляризации. Она кардинально решает возрастные проблемы кожи, восстанавливает механизм саморегуляции, ионы молодости полярно-кристаллической пудры обеспечивают мгновенное проникновение полезных веществ в клетки кожи, ускоряя процесс их обновления. Результат - реальное омоложение на 10-15 лет.

Турмалин считается драгоценным камнем и в Японии называется электрическим, так как при соприкосновении с кожей способен вырабатывать слабый электрический ток, а при нанесении в виде пудры, может давать специфическое инфракрасное излучение, благотворно воздействующее на кожу.

Вывод: люди хотят использовать товары для красоты, и компании их производят. Проблема лишь в том, что никто в точности не знает, будут ли безопасными новые нанопродукты. Производители косметики не информируют покупателей о том, содержатся ли в ней наночастицы или нет. Так что многие люди и не подозревают, что насчет безопасности их здоровья существуют серьезные опасения.

Нанокосметика, обещающая исцеление от морщин и целлюлита, может искусить любого. Но стоит ли рисковать здоровьем, ради гладкой кожи или белых зубов?

В строительстве.

Строительный сектор имеет дело с огромным количеством сырья и различные инновационные материалы уже находят применение в современном строительстве и начинают вносить свою долю в формирование архитектуры будущего.

Будущее строительного материаловедения во многом связано с применением нанотехнологических подходов - внедрения процессов формирования структуры современных строительных материалов, предусматривающих их сборку или самосборку «снизу-вверх», то есть дизайн материала или изделия, который заключается в контролируемом и управляемом воздействии на процесс структурообразования, начиная с наноразмерного уровня. Результатом такого подхода будет получение новых по составу и качественно отличающихся по структуре и свойствам конструкционных, теплоизоляционных, отделочных и других материалов, в полной мере отвечающих современным тенденциям развития архитектурных форм, конструктивных решений и технологии возведения объектов.

Наноматериалы для строительства, автономные источники энергии на мощных солнечных батареях, нанофильтры для очистки воды и воздуха – эти достижения нанотехнологий должны сделать наши дома удобнее, надежнее, безопаснее.

Добавление наночастиц различных материалов в бетон делает его в несколько раз прочнее. Разрабатываются нанопокрытия, защищающие бетонные конструкции от воды. Сталь, важнейший строительный материал, тоже становится гораздо прочнее при добавлении наночастиц ванадия и молибдена. Самоочищающееся стекло с наночастицами двуокиси титана уже выпускается промышленностью. Нанопленочные покрытия для стекла будут оптимально регулировать потоки света и тепла, идущие через окна.

Для защиты зданий от огня нанотехнологии предлагают как новые негорючие материалы (например, изоляцию кабелей, содержащую наночастицы глины), так и «умные» сети сверхчувствительных нанодатчиков возгорания. Обои с покрытием из наночастиц окиси цинка помогут очистить помещение от бактерий.

Глава 3. Новейшие достижения нанотехнологии.

3.1. Компьютеры будущего.

Мозг современного компьютера - центральный процессор, оперативная и постоянная память, вспомогательные и периферийные устройства. Основные логические (в том числе вычислительные) операции совершаются центральным процессором. Делает он это при помощи хитрых комбинаций микроэлектронных схем. Различные логические элементы БИС (больших интегральных схем) построены из одних и тех же простейших логических ячеек - битов. Бит - элементарная микроэлектронная ячейка-триггер, которая может находиться в двух устойчивых состояниях. Одному из них соответствует код «0» (отсутствие информации), другому - код «1» (ее наличие). По мере развития технологий происходили дальнейшая миниатюризация микросхем, их уплотнение, внедрение оптических методов передачи, хранения и обработки информации.

Современные компьютеры постоянно становятся все быстрее, однако, похоже, ученые нашли способ подойти к пределу возможностей использования двоичной системы. Этим способом может стать квантовый разряд или кубит, квантовая частица, имеющая два базовых состояния, которые обозначаются 0 и 1, которым могут соответствовать направления вверх и вниз спина атомного ядра и электрона. Их применение может совершить настоящую революцию в компьютерной технике: компьютер с памятью в несколько килокубит теоретически может заменить классический компьютер с терабайтом памяти.

Нанокомпьютеры. С переходом на уровень нанотехнологий станет возможным снижение минимально допустимых размеров компьютера до субклеточного уровня. Плотность хранения информации в искусственных системах уже сейчас может превышать плотность информации, кодирующей наследственность человека.

Нанокомпьютеры будут развиваться одновременно по нескольким направлениям, реализующим различные способы представления информации - на основе квантовой логики, классической логики, нейрологики, а также некоторые другие, которым в настоящее время трудно дать определение, - генетические, молекулярно-биологические, молекулярно-механические и др.

Квантовый компьютер - вычислительное устройство, работающее на основе квантовой механики. Квантовый компьютер принципиально отличается от классических компьютеров, работающих на основе классической механики. Ограниченные (до 128 кубитов) квантовые компьютеры уже построены; элементы квантовых компьютеров могут применяться для повышения эффективности вычислений уже на существующей приборной базе. Квантовый компьютер использует для вычисления не обычные (классические) алгоритмы, а процессы квантовой природы. Использование квантовых компьютеров, работающих по специальным (квантовым) алгоритмам, позволит быстро решать задачи, с которыми классические алгоритмы не справляются даже за весьма значительное время. К числу таких задач относятся поиск в неупорядоченном массиве, разложение чисел на простые множители (используется в криптографии) и моделирование квантовых систем (сложных молекул).

Нанокомпьютеры на службе людям. Последние разработки в области нанотехнологий способствовали созданию датчиков, которые могут измерять пульс, частоту дыхания, изменение кровяного давления, и даже другие менее уловимые изменения, как, например, повышение или понижение температуры кожи и колебания голоса.

Поскольку человеческая кожа способна осуществлять передачу электрических сигналов, исследователи нанотехнологий смогли разработать компьютер, снабжённый нанодатчиками, которые имеют поразительную способность видеть и слышать людей, использующих их. Неизбежно создание технологии, которая способна определять, хорошее или плохое настроение человека. Создание такой технологии – это лишь вопрос времени.

Датчики, основанные на нанотехнологиях, заметно облегчают работу программистов по совершенствованию компьютерной медицинской диагностики или шахматного компьютерного интеллекта.

Программисты также пытаются использовать достижения нанотехнологий в программах, которые будут способны точно определять и усиливать врождённое желание людей жить. Это поможет стимулировать борьбу за жизнь у тяжелобольных людей, не способных бороться с болезнью самостоятельно.

3.2. Робототехника

Человечество во все времена стремилось улучшить условия своего существования. Большинство из нас уже не может представить себе жизнь без современных благ цивилизации, достижений науки, техники, медицины. Следующим шагом в этом развитии, по мнению многих ученых, станет освоение нанотехнологий, а в частности систем очень малого размера, способных выполнять команды людей. Таких послушных существ называют нанороботами. Кстати, автором слова «робот» является чешский драматург К. Чапек, который в 1920 г. назвал этим словом придуманное им человекоподобное существо {робот - немного измененное чешское robota, которое переводится как «принудительный труд»): «Роботы - это не люди... они механически совершеннее нас, они обладают невероятно сильным интеллектом, но у них нет души».

На сегодняшний день уже существует несколько прототипов нанороботов - устройств размером в десятки нанометров, которые могут самостоятельно манипулировать частицами атомных и молекулярных размеров.

Робототехника - прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем.

Робототехника опирается на такие дисциплины как электроника, механика, программирование.

Типы роботов:

• Боевой робот

  Бытовой робот

  Персональный робот

  Промышленный робот

Так какую помощь могут оказать людям нанороботы и какую угрозу для человечества они представляют.

Например, за счёт внедрения в организм молекулярных роботов, предотвращающих старение клеток, а также перестраивающих и «облагораживающих» ткани организма можно будет достигнуть бессмертия человека, неговоря об оживлении и излечении безнадежно больных и людей, которые были заморожены методами крионики.

В промышленности произойдёт замена традиционных методов производства сборкой молекулярными роботами предметов потребления непосредственно из атомов и молекул. Вплоть до персональных синтезаторов и копирующих устройств, позволяющих изготовить любой предмет.

Замена произойдёт и в сельском хозяйстве: комплексы из молекулярных роботов придут на смену «естественным машинам» для производства пищи (растений и животных) их искусственными аналогами. Они будутвоспроизводить те же химические процессы, что происходят в живом организме, однако более коротким и эффективным путем.

Биологи смогут «внедряться» в живой организм на уровне атомов и станут возможными и «восстановление» вымерших видов, и создание новых типов живых существ, в том числе биороботов.

Космос будет, наконец, освоен: 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» (метеоритов, комет) космические станции.

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.

«Однако новые открытия могут иметь и негативные последствия», - пишет в своей статье «Угрозы новых технологий» профессор Евгений Абрамян. - Представим себе, что в устройстве, предназначенном для разборки промышленных отходов до атомов, произойдет сбой, и оно начнётуничтожать полезные вещества биосферы, обеспечивающие жизнь людей.

Глава 4. Социологический опрос.

Мы слышим о нанотехнологиях с экранов телевизоров и по радио, читаем о них в газетах, журналах и сети Интернет. А что мы знаем о них на самом деле?

Мы решили сросить три поколения людей в нашей школе: это наши учителя – старшее поколение, ученики 10-11 классов – среднее поколение и ученики 8-9 классов – младшее поколение. Количество опрашиваемых были равны, по 10 человек.

Мы составили 7 вопросов. Результаты ответов вы видите на экране.

Наши выводы таковы: все 100% опрашиваемые знакомы с какими-либо нанотехнологиями или слышали о них.

Около 27% всех опрашиваемых не интересуются нанотехнологиями, а 37% - все равно. Но 43% - интересуются и посещают сайты, на которых рассказывается о достижениях современных нанотехнологий. А вот 80% учеников 8-9 классов не привлекают данные сайты.

Но вот, что интересно, именно младшее поколении в 100% считают, что нанотехнологии помогут им в жизни, а старшее поколение – всего лишь 30%. Но ученики 8-9 классов не догадываются, что новые технологии помогут им не только в повседневной жизни, но и в профессии, только 1(10%) человек из 10 твердо заявил, что за нанотехнологиями стоит будущее во всех профессиях. А вот большинство из среднего поколения (60%) уверены, что нанотехнологии «перекроят» все будущие профессии. Из старшего поколения только 20% уверены в этом.

Но самое главное, что 90% всех опрошенных хотели бы получать больше информации о нанотехнологиях.

И поэтому мы создали свой сайт, на котором будем размещать информацию о наших исследованиях в области нанотехнологий, а так как интерес возрастает к нашей теме проекта, то мы будем продолжать изучать и исследовать достижения нанотехнологий по различным направлениям.

Заключение

Наноуровень представляет собой переходную область от уровня молекулярного, образующего базис существования всего живого, состоящего из молекул, к уровню Живого, уровню существования самовоспроизводящихся структур, а наночастицы, представляющие собой супрамолекулярные структуры, стабилизированные силами межмолекулярного взаимодействия, представляют собой переходную форму от отдельных молекул к сложным функциональным системам. Природа давно придумала и использует в живых системах супрамолекулярные структуры. Мы же далеко не всегда можем понять, а тем более повторить то, что Природа делает легко и непринужденно.

Нанотехнологии перевернут мир, как раньше перевернули его информационные технологии. Сначала человек превратил цифру в информацию, что привело к появлению компьютеров. Теперь мы превратим с помощью нанотехнологий в цифру саму материю. Материальная сфера будет полностью оцифрована, аналоговый мир устареет. Ученые, которые работают в области нанотехнологий, неизбежно уйдут от узкой специализации и станут натурфилософами, как во времена Ньютона, когда науки еще не были разъединены, но существовала их интеграция. Но нельзя ждать от нее милостей, надо у нее учиться.

Библиография

Алфимова М.М. Занимательные нанотехнологии. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010.

Балабанов В., Балабанов И. Нанотехнологии. Наука будущего. - М.: Эксмо, 2009.

Нанотехнологии: новый этап в развитии человечества /под ред.
В. Г. Тимирясова. - 2-е изд., доп. и перераб. – Казань: Изд-во "Познание" Ин-та экономики, управ. и права, 2010.

Очарование нанотехнологии /У. Хартманн; [пер. с нем.Т. Н. Захаровой; под ред. Л. Н. Патрикеева]. - 2-е изд., испр. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010.

/ . Наномир.

/wiki/Нанотехнология . Википедия. Свободная энциклопедия.

Приложение №1

Социальный робот

Боевой робот

Бытовой робот

Андроид

Приложение № 2

Нанотехнологии в медицине

Нанотехнологии в строительстве

Приложение №3

Социальный опрос

Знаете ли Вы что-нибудь о «нанотехнологиях»?

Какое у Вас отношение к «нанотехнологиям»?

Не интересуюсь

Мне нравится изучать что-то новое

Все равно

Посещаете ли сайты, посвященные нанотехнологиям?

Знаете ли Вы о существовании Российской Национальной Нанотехнологической Сети?

Как Вы считаете, помогут ли Вам нанотехнологии в жизни?

Хотели ли бы Вы получать большую информацию о нанотехнологиях?

Государственная корпорация «Российская корпорация нанотехнологий» реализовала в 2010 году проект по созданию цикла научно-популярных лекций«Мир нанотехнологий». Целевой аудиторией данных лекций будут ученики 10-11 классов и педагоги образовательных учреждений.

Основным исполнителем данного проекта является издательство «Бином. Лаборатория знаний», при этом компания «Видикор» (www.vidicor.ru) выполняет функции организатора телемостов и вещания лекций в режиме видеоконференций.

По результатам проекта был выпущен содержащий все материалы проекта.

Наши достижения

Сертификат

Лауреат Нобелевской премии знаменитый физик Р. Фейнман сказал: "Если бы меня спросили, какая область науки может обеспечить нам прорыв в будущее, я бы назвал нанотехнологии".

Нанотехнология - это новое научное направление, родившееся на стыке физики, химии, электронной и компьютерной техники и получившее быстрое развитие в большинстве развитых стран на рубеже XX и XXI веков. Слово “нано” происходит от греческого нáнос (карлик). Из названия следует, что речь идет об объектах с очень маленькими размерами, а именно - измеряемыми в нанометрах (нм). 1 нанометр равен 10 -9 м, размеры такого порядка имеют единичные атомы.

В основе нанотехнологии как интегральной новой науки лежат два изобретения конца XX столетия:

• В 1981 г. Герд Бинниг и Генрих Рорер из исследовательской лаборатории фирмы IBM создали сканирующий туннельный микроскоп, позволивший “увидеть” отдельные атомы;
• В 1986 г. Г. Бинингу удалось не только “увидеть” отдельные атомы, но и «проманипулировать» ими.

Уже тогда авторы этих изобретений предсказали, что “те компании, которые начнут выпускать продукты на основе нанотехнологии, будут иметь экономические перспективы, т.к. размер и объёмы таких производств не могут быть крупными, а само производство дорогим”.

Электронное образование для наноиндустрии

Интернет-олимпиада «Нанотехнологии – прорыв в Будущее»

Ежегодно совместно с рядом партнёров МГУ им. М. В. Ломоносова проводит традиционную олимпиаду школьников , студентов, аспирантов и молодых ученых в области наносистем, наноматериалов и нанотехнологий "Нанотехнологии - прорыв в Будущее! ". Все материалы, связанные с олимпиадой представлены на сайте http://nanometer.ru/ .

Олимпиада направлена на повышение качества образования широких слоев общества в сфере нанотехнологий и мотивацию талантливой молодежи к развитию дальнейшей карьеры в наноиндустрии в Российской Федерации. Тематика заданий олимпиады включает в себя элементы химии, физики, математики, биологии, медицины, наук о материалах, в приложении к достижениям и современным тенденциям развития нанотехнологий, методы исследования наноматериалов и наносистем.

В рамках олимпиады издательство «БИНОМ. Лаборатория знаний» и Факультет наук о материалах МГУ им. М. В. Ломоносова провели ставший уже традиционным конкурс миниэссе "Лаборатория знаний" . Условия участия в конкурсе и списки победителей вы можете посмотреть .

Видеолекции «Мир нанотехнологий»

Целью таких лекций является разъяснение основных понятий и терминов, раскрывающих наиболее перспективные области использования и направления развития нанотехнологий. Знакомство с современными отечественными и зарубежными достижениями в этой сфере поможет мотивировать молодежь к выбору карьеры в области нанотехнологий и производства наноматериалов, что создаст условия воспроизводства молодых кадров наноиндустрии.

Вышли из печати:

Проект по физике на тему: НАНОТЕХНОЛОГИИ

• Ученика 10 класса МБОУ «Сангарской средней школы №1»
• Мазоха Юрия
• Руководитель: учитель физики Денискина Е.В.

• волос

• клетка

• пылевой клещ

• человек

• континент

• Земля

• планеты

• атомы

• НАНОТЕХНОЛОГИИ

• Химия, атомная и ядерная физика

• Биология

• Социальные науки

• Геология

• Астрономия

• Нанотехнологии: место среди других наук

• Можно заставить наномир работать на нас!!!

• 1959 г. Лауреат Нобелевской премии Ричард Фейнман заявляет, что в будущем, научившись манипулировать отдельными атомами, человечество сможет синтезировать все, что угодно. 1981 г. Создание Бинигом и Рорером сканирующего туннельного микроскопа - прибора, позволяющего осуществлять воздействие на вещество на атомарном уровне. 1982-85 гг. Достижение атомарного разрешения. 1986 г. Создание атомно-силового микроскопа, позволяющего, в отличие от туннельного микроскопа, осуществлять взаимодействие с любыми материалами, а не только с проводящими. 1990 г. Манипуляции единичными атомами. 1994 г. Начало применения нанотехнологических методов в промышленности.

• 1. изготовление электронных схем (в том числе и объемных) с активными элементами, размерами сравнимыми с размерами молекул и атомов;
• 2. разработка и изготовление наномашин;
• 3. манипуляция отдельными атомами и молекулами и сборка из них макрообъектов.

• Медицина.

• Эритроциты с приклеенными к ним нанокапсулами, способными прилипать только к определённым типам клеток (больным), доставят эти капсулы клеткам-адресатам.

• Способ доставки наночастиц с лекарствами или фрагментами ДНК (генами) для лечения клеток

• Достижение личного бессмертия людей за счет внедрения в организм молекулярных роботов, предотвращающих старение клеток, а также перестройки и улучшения тканей человеческого организма. Оживление и излечение тех безнадежно больных людей, которые были заморожены в настоящее время методами крионики. Срок реализации: третья - четвертая четверти XXI века.

• Нанотрубки делают полимерные материалы более прочными

• Промышленность.

• Слева - капля не смачивает поверхность, состоящую из нановолосков, и поэтому не растекается по ней. Справа – схематическое изображение поверхности, похожей на массажную щётку; тэта - краевой угол, величина которого говорит о смачиваемости поверхности: чем больше тэта, тем меньше смачиваемость.

• Замена природных производителей пищи (растений и животных) аналогичными функционально комплексами из молекулярных роботов. Они будут воспроизводить те же химические процессы, что происходят в живом организме, однако более коротким и эффективным путем.
• Например, из цепочки "почва - углекислый газ - фотосинтез - трава - корова - молоко" будут удалены все лишние звенья. Останется "почва - углекислый газ - молоко (творог, масло, мясо)". Такое "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.
• Срок реализации – вторая - четвертая четверть XXI века.

• Станет возможным внедрение наноэлементов в живой организм на уровне атомов. Последствия могут быть самыми различными - от "восстановления" вымерших видов до создания новых типов живых существ, биороботов. Срок реализации: середина XXI века.

• Нанотехнологии в криминалистике.
• Отпечаток пальца на бумаге и тот же после контрастирования с помощью золотых наночастиц, прилипших к жирным следам бороздок, оставшимся на бумаге.

• 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. Срок реализации: середина XXI века.

• По-видимому, освоению космоса "обычным" порядком будет предшествовать освоение его нанороботами.
• 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" (метеоритов, комет) космические станции.
• Это будет намного дешевле и безопаснее существующих ныне методов.

• Произойдет переход от ныне существующих планарных структур к объемным микросхемам, размеры активных элементов уменьшаться до размеров молекул. Рабочие частоты компьютеров достигнут терагерцовых величин. Получат распространение схемные решения на нейроноподобных элементах. Появится быстродействующая долговременная память на белковых молекулах, емкость которой будет измеряться терабайтами. Станет возможным "переселение" человеческого интеллекта в компьютер. Срок реализации: первая - вторая четверть XXI века.

• матрица гибкого дисплея на основе нанорубок;

• гибкий дисплей с изображением Леонардо де Винчи.

• Нанотехнологии уже давно вокруг нас

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: