Владислав Фельдблюм «Нано» на стыке наук - shikardos.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Владислав Фельдблюм «Нано» на стыке наук - страница №3/9


Солнечный свет и вода – источники энергии будущего

Согласно исследованию американских ученых, важным шагом в направлении химических устройств хранения солнечной энергии явятся нанопровода, которые эффективно расщепляют воду на кислород и водород Вода и свет являются неиссякаемыми на Земле, и природа использует их для производства энергии путем фотосинтеза. Несмотря на интенсивное изучение фотолиза, создать его искусственно с такой же эффективностью, как природного, достаточно трудно. Электроды на основе диоксида титана являются одним из путей расщепления воды под действием ультрафиолетового (УФ) излучения, но их эффективность достаточно скудная, ввиду того, что диоксид титана способен поглощать только УФ-излучение, а остальная световая радиация конвертируется в энергию с несущественным КПД. Хонгкун Парк с коллегами из Гарвардского университета, синтезировали нанопровода на основе TiO2 с большой площадью поверхности, поместили их на электрод и обнаружили, что химическое связывание увеличивает их оптическую плотность, позволяя поглощать больше света. По словам Парка, такое усовершенствование позволяет проводить конверсию световой энергии в два раза эффективнее, по сравнению с предыдущими электродами. Допирование сети нанопроводов наночастицами серебра или золота позволяет проводить реакцию расщепления воды под действием видимого света. Это может привести к существенному усовершенствованию кталалитической возможности расщепления воды. Парк отмечает, что их работа показывает, что производительность материала может быть улучшена помещением его в наноструктурированную сеть, и такой метод может быть применен ко многим другим материалам, для достижения высокоэффективного расщепления воды при помощи солнечной радиации.

Нанотехнологии способны сказать новое слово и в кислотном катализе. Ученые из Китая считают, что концентрированную серную кислоту сможет заменить сульфированный графен. В отличие от серной кислоты этот катализатор может быть отделен от реакционной смеси и использован повторно.


Изучение каталитической активности полученного материала в реакции гидролиза этилацетата показало, что его активность сравнима с активностью концентрированной серной кислоты и превосходит активность нафиона NR50 (Nafion NR50), коммерчески доступного твердого катализатора.

Для большинства твердых катализаторов характерно отравление кислотных центров за счет взаимодействия с водой, однако графеновый кислотный катализатор сохраняет стабильность в водной среде и может быть использован повторно без потери активности, при этом не возникают трудности, характерные для отделения от реакционной смеси сернокислотного катализатора и последующей утилизации кислотных стоков. Отмечается, что графену присущи уникальные механические свойства и большая площадь поверхности – и то и другое является следствием его строения – двумерной кристаллической решетки. Такой материал представляет собой идеальную платформу для прививки большого количества кислотных функциональных групп. Так как реагенты могут

подходить и закрепляться с обеих сторон графенового листа, для каталитического материала, полученного сульфированием графена, практически все активные сульфоцентры будут доступны для подхода реагента.

1.7. Органические соединения с функциональными группами в нанохимии
Традиционная химия основана на ковалентных связях между атомами. В то же время для синтеза сложных наносистем и молекулярных устройств, используемых в нанотехнологиях, возможностей одной ковалентной химии недостаточно, ведь такие системы могут содержать несколько тысяч атомов. На помощь приходят межмолекулярные взаимодействия — именно они помогают объединить отдельные молекулы в сложные ансамбли, называемые супрамолекулярными структурами.

Простейший пример супрамолекулярных структур — это комплексы типа «хозяин–гость». Хозяином (рецептором) обычно выступает большая органическая молекула с полостью в центре, а гостем — более простая молекула или ион. Например, циклические полиэфиры различного размера (краун-эфиры) довольно прочно связывают ионы щелочных металлов. Для супрамолекулярных структур характерны следующие свойства.

1. Наличие не одного, а нескольких связывающих центров у хозяина. В краунэфирах эту роль выполняют атомы кислорода, обладающие неподеленными электронными парами.

2. Комплементарность: геометрические структуры и электронные свойства хозяина и гостя взаимно дополняют друг друга. В краун-эфирах это проявляется в том, что диаметр полости должен соответствовать радиусу иона. Комплементарность позволяет хозяину осуществлять селективное связывание гостей строго определенной структуры. В супрамолекулярной химии это явление называют «молекулярным распознаванием (англ. — molecular recognition).

3. Комплексы с большим числом связей между комплементарными хозяином и гостем обладают высокой структурной организацией.

Супрамолекулярные структуры очень широко распространены в живой природе. Все реакции в живых организмах протекают с участием ферментов — катализаторов белковой природы. Ферменты — идеальные молекулы-хозяева. Активный центр каждого фермента устроен таким образом, что в него может попасть только то вещество (субстрат), которое соответствует ему по размерам и энергии; с другими субстратами фермент реагировать не будет. Другим примером супрамолекулярных биохимических структур служат молекулы ДНК, в которых две полинуклеотидные цепи комплементарно связаны друг с другом посредством множества водородных связей. Каждая цепь является одновременно и гостем, и хозяином для другой цепи.

Основные типы нековалентных взаимодействий, формирующих супрамолекулярные структуры: ионные, ион-дипольные, ван-дер-ваальсовы, гидрофобные взаимодействия и водородные связи. Все нековалентные взаимодействия слабее ковалентных — их энергия редко достигает 100 кДж/моль, однако большое число связей между хозяином и гостем обеспечивает высокую устойчивость супрамолекулярных ансамблей. Нековалентные взаимодействия слабы индивидуально, но сильны коллективно. Формирование супрамолекулярных ансамблей может происходить самопроизвольно — такое явление называют самосборкой. Это — процесс, в котором небольшие молекулярные компоненты самопроизвольно соединяются вместе, образуя намного более крупные и сложные супрамолекулярные агрегаты. Основными классами супрамолекулярных соединений являются кавитанды, криптанды, каликсарены, комплексы «гость–хозяин», ротаксаны, катенаны, клатраты. К супрамолекулярным структурам можно также отнести мицеллы, липосомы, жидкие кристаллы.

Методы супрамолекулярной химии находят широкое применение в химическом анализе, медицине, катализе, фотохимии. Супрамолекулярные структуры — основа многих современных технологий, таких, как экстракция биологически активных веществ, создание фото- и хемосенсоров, молекулярных электронных устройств, разработка нанокатализаторов, синтез материалов для нелинейной оптики, моделирование сложных биологических процессов (биомиметика).


Примеры:




 Комплексы типа «хозяин–гость», образованные краун-эфирами и ионами щелочных металлов.



 Молекулярное распознавание с помощью водородных связей.


Для синтеза объектов супрамолекулярной химии и, в частности, для использования в качестве полифункциональных лигандов в комплексах типа «хозяин-гость» необходимы подходящие органические соединения с функциональными группами. Этой области химии посвящено немало статей и книг.





1.8. Металлы в ультрадисперсном состоянии и нанообъекты на их основе

Удивительны по красоте и необычным возможностям для применения металлы в ультрадисперсном состоянии и нанообъекты на их основе.

 

 

 Наночастицы золота http://www.overclockers.ua/news/102272.jpg



 

 

 





 

 Наночастицы серебра в поле просвечивающего электронного микроскопа



 http://www.nanotech.ru/pages/about/image/ag-3.jpg

 

 



 

Пористая платина, полученная из наночастиц



http://www.chemport.ru/newsimages/1214909112be4c7.jpg

 











 

 

 



  Одним из самых интересных металлических нанообъектов является коллоидное серебро. Изучение целительного действия коллоидного серебра началось со второй половины XIX века после открытия в 70-х годах немецким гинекологом Карлом Креде мощного антигонобленорейного эффекта у 1%-ного раствора азотнокислого серебра. Это открытие позволило ликвидировать в родильных домах Германии гнойные гонорейные воспаления глаз у новорожденных. Фактически с этого момента началась новая эпоха в учении о профилактике опасных бактериальных инфекций.



Микрофотографии наночастиц серебра

23 августа 1897 г. немецкий хирург Бенне Креде, продолжив исследования своего отца, доложил на ХII Международном съезде врачей в Москве о широких возможностях применения препаратов серебра в гнойной хирургии и о хороших результатах лечения септической инфекции внутривенным их введением. Тогда же Б. Креде совместно с химиками предложил препараты, содержащие серебро в неионизированном состоянии: в виде коллоидных частиц металлического серебра (препарат колларгол) и золя окиси серебра (препарат протаргол), модификации которых прослужили в медицине более ста лет. В отличие от ранее применяемых солей серебра они не обладали прижигающим эффектом. В России коллоидное серебро также получило высокую оценку врачей, что способствовало его активному использованию в военно-полевой хирургии на полях русско-японской войны 1904 г. Серебро в форме внутривенного введения с успехом применялось при лечении септических артритов, ревматизма, ревматических эндокардитов, ревматоидного артрита, бронхиальной астмы, гриппа, острых респираторных заболеваний, бронхита, пневмоний, гнойных септических заболеваний, бруцеллеза, внутрь - при лечении гастритов, анастомозитов и гастродуоденальных язв, наружно – при лечении венерических заболеваний, гнойных ран и ожогов. Широкий спектр противомикробного действия серебра, отсутствие устойчивости к нему у большинства патогенных микроорганизмов, низкая токсичность, отсутствие в литературе данных об аллергенных свойствах серебра, а также хорошая переносимость больными – способствовали повышенному интересу к серебру во многих странах мира.

В 1910 г. фирма «Гейден», обобщив опыт практического применения серебра в медицине, издала аннотационный обзор, посвященный методике лечения различных инфекционных заболеваний: абсцессов, брюшного тифа, возвратного тифа, воспаления легких, придаточных пазух носа, среднего уха, гингивита, гонококкового сепсиса, дифтерийной жабы, дизентерии, кератита, коньюнктивита, лепры, мягкого шанкра, мастита, менингита, эпилепсии, пиемии, рожистого воспаления, сибирской язвы, сифилитических язв, спинной сухотки, острого суставного ревматизма, трахомы, фарингита, фурункулеза, цистита, эндокардита, эндометрита, хореи, эпидидимита, язвы роговой оболочки. С открытием антибиотиков и сульфаниламидов интерес к препаратам серебра несколько снизился. Но в последнее время противомикробные свойства серебра вновь стали привлекать к себе внимание. Это связано с ростом аллергических осложнений антибактериальной терапии, токсическим действием антибиотиков на внутренние органы и подавлением иммунитета, возникновением грибкового поражения дыхательных путей и дисбактериоза после длительной антибактериальной терапии, а также появлением устойчивых штаммов возбудителей к используемым антибиотикам.

Повышенный интерес к серебру возник вновь в связи с выявленным его действием в организме как микроэлемента, необходимого для нормального функционирования органов и систем, иммунокорригирующими, а также мощными антибактериальными и противовирусными свойствами. Эффективность бактерицидного действия коллоидного серебра объясняется способностью подавлять работу фермента, с помощью которого обеспечивается кислородный обмен у простейших организмов. Поэтому чужеродные простейшие микроорганизмы гибнут в присутствии ионов серебра из-за нарушения снабжения кислородом, необходимого для их жизнедеятельности. Современные исследования действия коллоидных ионов серебра показали, что они обладают выраженной способностью обезвреживать вирусы осповакцины, некоторые штаммы вируса гриппа, энтерои аденовирусов. К тому же они оказывают хороший терапевтический эффект при лечении вирусного энтерита и чумы у собак. При этом выявлено преимущество терапии коллоидным серебром по сравнению со стандартной терапией. Отмечено благотворное действие коллоидных ионов серебра на заживление трофических язв, развивающихся при нарушении кровообращения нижних конечностей. Ни в одном случае не было отмечено побочных эффектов лечения серебром.

Создание и использование наноразмерных частиц различных металлов - одна из быстро развивающихся областей современной нанотехнологии Наноматериал, уже сегодня находящий применение в различных коммерческих продуктах – это именно наносеребро. Как известно, серебро - самый сильный естественный антибиотик из существующих на земле. Доказано, что серебро способно уничтожить более чем 650 видов бактерий, поэтому оно используется человеком для уничтожения различных микроорганизмов на протяжении тысячелетий, что свидетельствует о его стабильном антибиотическом эффекте. Коллоидное наносеребро - продукт, состоящий из микроскопических наночастиц серебра, взвешенных в деминерализованной и деионизированной воде. Этот продукт высоких научных технологий производится электролитическим методом.



Микрофотографии наночастиц серебра на графите

Типичные наночастицы серебра имеют размеры 25 нм. Они имеют чрезвычайно большую удельную площадь поверхности, что увеличивает область контакта серебра с бактериями или вирусами, значительно улучшая его бактерицидные действия. Таким образом, применение серебра в виде наночастиц позволяет в сотни раз снизить концентрацию серебра с сохранением всех бактерицидных свойств. Бактерицидная добавка на основе наночастиц серебра является одним из последних достижений отечественной науки в области нанобиотехнологий. Действие серебра специфично не по инфекции (как у антибиотиков), а по клеточной структуре. Любая клетка без химически устойчивой стенки (такое клеточное строение имеют бактерии и другие организмы без клеточной стенки, например, внеклеточные вирусы) подвержена воздействию серебра. Поскольку клетки млекопитающих имеют мембрану совершенно другого типа (не содержащую пептидогликанов), серебро никаким образом не действует на них.

В связи со способностью особым образом модифицированных наночастиц серебра длительное время сохранять бактерицидные свойства, рационально использовать наносеребро не в качестве дезинфицирующих средств частого применения, а добавлять в краски, лаки и другие материалы, что позволяет экономить деньги, время и трудозатраты. Ведущей российской компанией по исследованию свойств наносеребра и использованию его в лакокрасочной продукции является ООО "НПО ФАЛЬКО". Водоэмульсионные краски и эмали с наносеребром серии "ЭКОБИО" были исследованы на сильнодействующих штаммах бактерий: сальмонелла, палочка Коха, стафилококк, листерия, энтерококк т.д. В результате проведенных исследований была доказана их высокая эффективность - при попадании на поверхность, покрытую такой краской, концентрация бактерий сразу же снижается на 0,5-2 порядка, а полная гибель колонии происходит через 2 часа. В исследовании свойств красок принимали участие: Российская Академия медицинских наук, Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи, Институт электрохимии им. А.П. Фрумкина и ООО "НПО ФАЛЬКО".

Американские учёные проследили транспорт отдельной наночастицы серебра в эмбрионе рыбки - полосатого данио и исследовали влияние наночастиц серебра на раннее эмбриональное развитие. Для этого были использованы высокоочищенные и устойчивые наночастицы и оптика высокого разрешения для наблюдения за их положением внутри эмбриона. Было установлено, что отдельная наночастица Ag (5—46 нм диаметром) транспортируется внутрь эмбриона через каналы пор хориона с помощью броуновского движения (а не активным транспортом) с коэффициентом диффузии внутри канала (3х10-9 см2/с), что в ~26 раз ниже чем в яйце (7,7х10-8 см2/с).

 

Ученые наблюдали за наночастицами серебра внутри эмбрионов на разных стадиях их развития: развитом, деформированном и мертвом. По результатам наблюдений было показано, что биологическая совместимость и токсичность наночастиц серебра сильно зависят от дозы наночастиц с критической концентрацией 0,19 нм. Скорости распространения и накопления наночастиц в эмбрионах, вероятно, ответственны за степень токсичности наночастиц. В отличие от других методов исследования, отдельная наночастица может быть непосредственно отображена в развивающихся эмбрионах в нанометровом разрешении. Этот метод предлагает новые возможности исследовать события в реальном времени, приводящие к отклонениям в развитии эмбрионов.

Физические свойства наночастиц серебра отличаются от свойств того же серебра (например, уменьшение размеров частицы приводит к уменьшению ее температуры плавления). Технологи научились изготавливать наночастицы различных размеров, формы и химического состава. А вот контролировать число и тип дефектов в наночастицах они пока не умеют. Поэтому в вопросе о влиянии дефектов на характеристики наночастиц остается много нерешённых вопросов. Между тем известно, что наличие дефектов может приводить к весьма существенному изменению свойств наночастиц. Учёные Университета Мэриланд (University of Maryland, США) разработали технологию, которая позволяет изготавливать наночастицы серебра, имеющие одинаковый размер, но при этом являющиеся либо монокристаллическими, либо содержащими большое количество двойников – областей с различной ориентацией кристаллографических осей. Границы раздела между такими областями являются дефектами особого рода (так называемыми дефектами двойникования). Эта технология основана на использовании для синтеза наночастиц различных полимерных предшественников – трифенилфосфина серебра (PPh3)33Ag-R с разными функциональными группами R = Cl, и R = NO3. Если при R = NO3 из зародышей вырастают двойникованные НЧ, то при R = Cl – бездвойниковые. Механизм образования наночастич серебра со специфической особенностью ионов Cl блокировать образование двойников. При этом средний размер наночастиц составил 10.5 нм.

Исследования показали, что физико-химические свойства этих двух типов наночастиц существенно различаются. Например, при взаимодействии с селеном из бездвойниковых наночастиц получались полые наночастицы Ag2Se, а из двойникованных – сплошные однородные наночастицы. Это объясняется тем, что различие коэффициентов диффузии атомов Ag и Se по кристаллической решетке способствует формированию вакансий (скопление которых в итоге и образует полость внутри НЧ), тогда как атомы Se, перемещающиеся не по решетке, а по границам двойников, легко проникают в разделенные этими границами области Ag, в результате чего образуется однородная наночастицы Ag2Se. В двойникованных наночастицах имеет место гораздо более быстрое охлаждение электронной подсистемы после воздействия лазерного импульса (вследствие передачи энергии решетке). Это говорит о том, что границы двойников усиливают электрон-фононное взаимодействие, которое можно регулировать путем изменения концентрации дефектов в наночастицах.

Наночастицы серебра могут быть использованы для модификации традиционных и создания новых материалов, покрытий, дезинфицирующих и моющих средств (в том числе зубных и чистящих паст, стиральных порошков, мыла), косметики. Покрытия и материалы (композитные,

текстильные, лакокрасочные, углеродные и другие), модифицированные наночастицами серебра, могут быть использованы в качестве профилактических антимикробных средств защиты в местах, где возрастает опасность распространения инфекций: на транспорте, на предприятиях общественного питания, в сельскохозяйственных и животноводческих помещениях, в детских, спортивных, медицинских учреждениях. Наночастицы серебра можно использовать для очистки воды и уничтожения болезнетворных микроорганизмов в фильтрах систем кондиционирования воздуха, в бассейнах, душах и других подобных местах массового посещения.

Выпускается аналогичная продукция и за рубежом. Одна из фирм производит покрытия с серебряными наночастицами для лечения хронических воспалений и открытых ран. Коллоидное серебро является безопасным и самым мощным для организма человека натуральным антисептиком, подавляющим более 700 видов болезнетворных микроорганизмов, среди которых стафилококки, стрептококки, бактерии дизентерии, брюшного тифа и др.Доказано, что вода, зараженная высокими концентрациями бактерий Флекснера (дизентерии), Эберта (брюшного тифа), стафилококка, стрептококка и др., становилась стерильной через один-два часа после введения в нее серебра в количестве до 1 мг/л и сохранялась в течение многих дней. Препарат активно участвует в снижении жизнедеятельности и прекращении размножения чужеродных для организма бактерий, вирусов, грибков и паразитов, стимулирует защитные механизмы. При этом он не влияет на дружественную миклофлору организма. В то же время все болезнетворные бактерии и вирусы погибают в течение 6 минутного контакта с коллоидным серебром.
 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



  Литература к разделу 1
1. Grave Ch., Schluter A.D. “Eur.J.Org.Chem.”, 2002, №18, p.3075-3098.

2. Kromer J., Rios-Carreras I., Fuhrmann G. et al. “Angew.Chem.Intern.Ed.”, 2000, vol. 39, p.3481-3486; Fuhrmann G., Kromer J., Bauerle P. “Synth. Metals”, 2001, vol. 119, p.125-126.

3. Agarwal N., Hung C.-H., Ravikanth M. “Eur.J.Org.Chem.”, 2003, №19, p.3730-3734.

4. Degirmencioglu I., Karabocek S., Karabocek N. et al. “Monatsh. Chem.”, 2003, vol. 134, №6, p.875-881.

5. Tomalia D.A., Baker H., Dewald J. “Polymer Journal”, 1985, vol. 17, p.117-132.

6. Newkome G.R., Yao Z.-Q. et al. “Journ.Org.Chem.”, 1985, vol. 50, p.2003.

7. Xia Ch., Fan X., Locklin J. et al. “Organic Letters”, 2002, vol. 4, №12, p.2067-2070.

8. Bosman A.W., Janssen H.M., Meijer E.W. “Chem. Rev.”, 1999, vol. 99, №7, p.1665-1688.

9. Tomalia D.A., Frechet J.M.J. “J.Polymer Sci., A”, 2002, vol. 40, №16, p.2719-2728; Frechet J.M.J. “Proc.Nat.Acad.Sci.USA”, 2002, vol. 99, №8, p.4782-4787.

10. Gatard S., Nlate S., Cloutet E. et al. “Angew.Chem.Intern.Ed.”, 2003, vol. 42, №4, p.452-456.

11. Kroto H.B., Heath J.R., O’Brien S.C. et al. “Nature”, 1985, vol. 318, p.162.

12. Kratschmer W., Lamb L.D., Fostiroponlos K., Hoffmann D.R. “Nature”, 1990, vol. 347, p.354.

13. Takaguchi Y., Katayose Y., Yanagimoto Y. et al. “Chem.Lett.”, 2003, vol. 32, №12, p.1124-1125.

14. Iijima S. “Nature”, 1991, vol. 354, p.56.

15. Ивановский А.Л. «Успехи химии», 1999, т.68, с.119-135.

16. Покропивный В.В. «Порошковая металлургия», 2001, №9/10, с.50-63.

17. “Keram. Z.”, 2003, Bd. 55, №1, S. 40.

18. “Galvanotechnik”, 2003, Bd. 94, №1, S. 238.

19. Link S., Wang Z.L., El-Sayed M.A. “J.Phys.Chem., B”, 2000, vol. 104, p.7867-7870.

20. Hong Y., Xiaoling L., Ruxiu C. “Luminescence”, 2002, vol. 17, №4, p.262.

21. Nandi A., Dutta-Gupta M., Banthia A.K. “Materials Letters”, 2002, vol. 52, №3, p.203-205.

22. Сергеев Г.Б. Нанохимия. – М., 2003.

23. Беляков А.В. Методы получения неорганических наночастиц. – М., 2003.

24. Бучаченко А.Л. «Успехи химии», 2003, т.72, №5, с.419-437.

25. Tu W., Liu H., Liew K.Y. “J.Colloid and Interface Sci.”, 2000, vol. 229, p.453-461.

26. Maye M.M., Lou Y., Zhong C.-I. “Langmuir.”, 2000, vol. 16, p.7520-7523.

27. Mohamed M.M., Salama T.M., Ichikawa M. “J.Colloid and Interface Sci.”, 2000, vol. 224, p.336-371.

28. Аспекты гомогенного катализа. Пер. с англ. под ред. М.Е.Вольпина. – М., 1973.

29. Корнеев Н.Н., Попов А.Ф., Кренцель Б.А. Комплексные металлоорганические катализаторы. – Л., 1969.

30. Фельдблюм В.Ш. Димеризация и диспропорционирование олефинов. – М., 1978.

31. Алюминийорганические соединения. Пер с нем. – М., 1962.

32. Bogdanovic B., Wilke G. “Brennstoff-Chemie”, 1968, Bd. 49, №11, S. 323-329.

33. Петрушанская Н.В., Курапова А.И., Фельдблюм В.Ш. «ДАН СССР», 1973, т. 211, №3, с.606-607.

34. Петрушанская Н.В., Курапова А.И., Фельдблюм В.Ш. «Журн.орган.химии», 1973, т. 9, №12, с. 2620-2622.

35. Петрушанская Н.В., Курапова А.И., Фельдблюм В.Ш. «Кинетика и катализ», 1976, т. 17, №1, с.262-263.

36. Фельдблюм В.Ш., Баранова Т.И., Петрушанская Н.В. и др. Авт.свид.СССР №382598 (1971); Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки, 1973, №23, с.55.

37. Фельдблюм В.Ш., Долгоплоск Б.А., Тинякова Е.И., Маковецкий К.Л. «Журн.орган.химии», 1972, т.8, №3, с.650.

38. Фельдблюм В.Ш., Баранова Т.И., Петрушанская Н.В. и др. Авт.свид СССР №422240 (1971); Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки, 1974, №25, с.173.

39. Коновалова Т.В. Дисс. На соискание уч.ст. канд.техн.наук. – Ярославский политехнический институт, Ярославль, 1979.

40. Фельдблюм В.Ш., Антонова Т.Н., Зефиров Н.С. «Доклады Академии Наук», 2009, т. 424, №4, с.489-492.


 

 

2. Нанотехнологии


Фантастические перспективы нанотехнологий позволяют нам заглянуть в будущее и уже сейчас создать основы для максимально комфортной жизни. Возможно, именно наночастички приведут к гармонии человека и природы. Уникальность нанотехнологий заключается в том, что сфера применения крайне разнообразна. Крохотные частицы способны делать антибиотики сильнее, создавать новые материалы, такие как нанобумага или искусственная кожа, контейнеры для лучшего сохранения пищи и прозрачные электронные дисплеи. Износостойкость материалов будет уменьшаться, антибактериальные покрытия окажутся незаменимыми в больницах. Всё это поможет выйти на качественно новый уровень жизни. Нанотехнологии позволяют создавать ряд по-настоящему инновационных продуктов. В косметологии это нанокосметика, которая возвращает коже молодость и упругость, перенося наночастицы с полезными веществами во внутренние слои кожи.
Что касается экологии и даже освоения космоса, здесь прогнозируется создание нанороботов. Одни будут бороться с загрязнением окружающей среды, помогая сделать производство полностью безотходным, а другие – осваивать космическое пространство, что станет более дешёвым и безопасным методом. Подобные микроскопические роботы могли бы помещаться и в организме человека, для того чтобы регулировать потребности и восстанавливать его изнутри.

Трудно назвать другую область науки и техники, которая развивалась бы столь же стремительно, как нанохимия и нанотехнология. На международной конференции в Австралии в июле 2000 года следующим образом были расставлены акценты в развитии этой области: фуллерены; углеродные нанотрубки и композиты; органические тонкие пленки и мультислои; фотоника на основе молекулярных объектов; фотоприемники и солнечные источники тока; органические магнетики [1]. За прошедшие 10 лет можно констатировать, что перечень приоритетов и перспективных направлений в рассматриваемой области стал намного шире.


Научно-исследовательская программа стран Европейского Союза на 2003-2006 г.г. имела бюджет 17,5 млрд. долларов. Важнейшими направлениями исследований и разработок были признаны генная инженерия и биотехнология, наноматериалы и нанотехнологии, изучение космоса, качество и безопасность пищевых продуктов, экологически безопасное производство энергии [2]. Было подчёркнуто, что нанотехнология способна уже в следующем десятилетии оказать определяющее влияние на то, «как мы моем, чистим и едим». Уже сегодня нанотехнологии применяются в пищевой промышленности, а также в производстве моющих и чистящих средств [3].

В швейцарском журнале «Покрытия» была напечатана статья под симптоматическим заголовком «маленькие частицы — большие достижения» [4]. Сообщалось, что на проходившем в мае 2003 года во Франкфурте-на-Майне (Германия) заседании Международного Форума технических инноваций рассматривались вопросы применения нанотехнологии для изготовления сенсоров, биологически активных веществ, различных материалов, медикаментов, катализаторов и пр. Отмечалось лидерство США,



Германии и Японии в разработке и применении нанотехнологий. По сообщениям зарубежной печати, рынок новых материалов из наночастиц возрастал в 2001-2005 г.г. с 550 до 900 млн. долларов в год, т.е. в среднем на 13 % ежегодно. К разработке и применению нанотехнологий подключился и Китай. Ещё десять лет назад в зарубежной печати сообщалось о разработке Институтом химии Академии Наук КНР в Пекине новых наноматериалов. Тогда же было решено открыть Национальный научный нано-технологический центр в Пекине с пятилетним фондом около 300 млн. долларов [5]. Можно не сомневаться, что за минувшее десятилетие разработки в области нанотехнологий в КНР значительно продвинулись. В рамках настоящей книги имеется возможность лишь кратко коснуться основных направлений разработки и применения многочисленных нанотехнологий.

<< предыдущая страница   следующая страница >>